aufgabe04

aufgabe04_2.java

/**
 * @file
 * Implementierung des chinesischen Spiels "Baguenaudier".
 * @see Aufgabe 4.2
 * @author Kevin Ingwersen
 */

/**
 * @section Spielregeln
 * Kurze zusammenfassung der Regeln (angelegt aus Eigeninteresse).
 * 1. Der höchste Ring darf zu jeder Zeit entfernt oder aufgesetzt werden.
 * 2. Ein Ring darf entfernt oder aufgesetzt werden, wenn sich auf den 2
 *    höheren Positionen die Ringe entfernt wurden und auf der nächst höheren
 *    Position ein Ring vorhanden ist.
 * 3. Pro Zug darf nur ein Ring bewegt werden.
 *
 * Bedeutung der Bits:
 * 0 = Aufgesetzt
 * 1 = Entfernt
 */

final public class aufgabe04_2 {

  /**
   * Ermittle die Position des äußerst aufgesetztesten Ringes.
   * @param  stick Der Stab, an welchem operiert werden soll.
   * @return       Integer, der die Position des vorderesten Rings anzeigt.
   */
  final public static int getLeadingRingPos(byte stick) {
    int pos = 0;

    // Verschiebe testBit so lange, bis die Höhe von stick überschritten
    // werden würde.
    for(byte testBit = 1; testBit <= stick; testBit = (byte)(testBit << 1)) {
      if((testBit & stick) == 0) {
        break;
      } else {
        pos++;
      }
    }

    return pos;
  }

  final public static boolean isOnStick(byte stick, int pos) {
    // @note Durch den Right-Shift um #pos steht das zu prüfende Bit
    //       am äußersten Rand und kann mit "AND 1" geprüft werden.
    return ((stick >> pos) & 1) == 1;
  }

  final public static boolean canMove(byte stick, int pos) {
    boolean result;

    if(pos == 0) {
      // Erster Ring darf immer entfernt oder aufgesetzt werden.
      return true;
    } else {
      // Prüfe, ob der vorstehende (n-1) Ring der führende Ring ist.
      // Denn nur dann kann der gewünschte Ring bewegt werden.
      int leaderPos = getLeadingRingPos(stick);
      if(pos - leaderPos == 1) {
        result = true;
      } else {
        result = false;
      }
    }
    return result;
  }

  final public static byte move(byte stick, int pos, boolean on)
  throws Exception
  {
    byte newStick = stick;

    if(canMove(stick, pos)) {
      if(on && !isOnStick(stick, pos))
      {
        // Auf Stick aufhängen...
        // Verwende OR und Left-Shift um das passende Bit zu setzen.
        newStick |= (1 << pos);
      }
      else if(!on && isOnStick(stick, pos))
      {
        // Wie oben, nur negiert und umgekehrt.
        newStick &= ~(1 << pos);
      }
      else
      {
        // Generiere eine vernünftige Fehlermeldung.
        throw new Exception(
          "Ring auf pos=" + pos
          + " sollte " + (on ? "aufgesetzt" : "entfernt") + " werden.\n"
          + "Allerdings ist dieser Ring "
          +(isOnStick(stick, pos)?"aufgesetzt":"entfernt")+"!"
        );
      }
    } else {
      throw new Exception("Kann pos="+pos+" nicht bewegen (canMove() == FALSE).");
    }

    return newStick;
  }

  final public static void printStick(byte stick) {
    // @see https://stackoverflow.com/questions/12310017/how-to-convert-a-byte-to-its-binary-string-representation
    // 0xFF (hex) = 255 (dez) = 11111110 (bin)
    // 0x100 (hex) = 256 (dez) = 11111111 (bin, Vorzeichenlos)
    System.out.println(
      Integer.toBinaryString(
        (stick & 0xFF) + 0x100
      ).substring(1)
    );
  }

  final public static byte solve(byte stick, int rings) {
    return 0;
  }

  final public static byte unsolve(byte stick, int rings) {
    return 0;
  }

  final public static void main(String[] argv) {
    System.out.println("Willkommen zur Lösung von Aufgabe 4.2!");
    System.out.println("Beobachten Sie nun, wie sich die Ringe von selbst lösen.");

    try {
      byte stick = 0b00000000;
      printStick(stick);
      stick = move(stick, 3, true);
      printStick(stick);
    } catch(Exception e) {
      System.out.println(e.getMessage());
      System.exit(1);
    }
  }
}