SUDOKU MATCH (beta) Gianpaolo Francesco Trotta

Transcript

1 SUDOKU MATCH (beta) Gianpaolo Francesco Trotta

2 Sommario INTRODUZIONE... 3 OBIETTIVI... 3 LINGUAGGI E AMBIENTI DI SVILUPPO USATI... 4 TECNOLOGIA USATA... 5 CREAZIONE GRIGLIE SUDOKU: PSEUDO CODICE... 6 Creazione della griglia soluzione... 6 Backtracking... 7 Creazione della griglia incompleta... 7 Verifica di univocità della soluzione... 8 Backtracking... 9 Calcola un altra soluzione SITO WEB E PRESENTAZIONE DELL APP OBIETTIVI FUTURI... 12

3 INTRODUZIONE Il noto gioco Sudoku ha introdotto milioni di persone a problemi di soddisfacimento di vincoli, anche se non se ne accorgono. Una griglia di un Sudoku è formata da 81 caselle, alcune delle quali contengono cifre da 1 a 9 altre, invece, sono vuote. Il gioco consiste nel riempire tutte le caselle vuote in maniera tale che nessuna cifra compaia due volte in una riga, colonna o riquadro 3x3. Una riga, colonna o riquadro si chiama unità. Una griglia di Sudoku è valida se ha esattamente un unica soluzione. OBIETTIVI a) Implementazione di un algoritmo per la creazione di griglie Sudoku con un unica soluzione di livello facile (18 caselle vuote), medio (36 caselle vuote) e difficile (54 caselle vuote). b) Implementazione di un app per dispositivi android che permetta all utente di risolvere griglie Sudoku precedentemente create e di poter competere con i propri amici in una gara in cui vince chi è riuscito a completare prima la griglia. L obiettivo a) è stato raggiunto. L obiettivo b) è stato raggiunto in parte. L app creata permette solo la modalità Single Player.

4 LINGUAGGI E AMBIENTI DI SVILUPPO USATI Per il raggiungimento degli obiettivi lo studente ha impiegato: a) Eclipse come ambiente di sviluppo per la creazione delle griglie Sudoku b) il plugin ADT (Android Development Tools) per la creazione dell app per sistemi operativi Android. c) l editor di testo Gedit per la creazione di script che permettono l interfacciamento dell app con un database MYSQL in cui sono salvate le griglie e le relative soluzioni I linguaggi di programmazione usati sono: a) Java b) PHP c) Javascript

5 TECNOLOGIA USATA a) Raspberry Pi, un single-board computer con CPU ARM1176JZF-S 700MHz, 512 MB di RAM 16 GB di memoria che funge da server ospitante eseguibili JAR per la creazione di griglie, un database per il salvataggio delle griglie e un sito web che riguarda l app. Il Raspberry Pi ha un sistema operativo Raspbian (sistema operativo libero basato su Debian e ottimizzato per l hardware del, raspberry) b) LG NEXUS 4, quarto smartphone di casa Google realizzato da LG e composto da un processore Quad Core Snapdragon S4 Pro da 1.5 GHz, 2 GB di RAM e 16 GB di memoria con sistema operativo Android KitKat Build KOT49H usato come device per il test dell app durante lo sviluppo

6 CREAZIONE GRIGLIE SUDOKU: PSEUDO CODICE Creazione della griglia soluzione alloca matrice grid 9x9 inizializza matrice grid alloca matrice grid_domain 81x9 inizializza matrice grid_domain inizializza un indice k a zero while(indice i minore della larghezza di grid) while(indice j minore della lunghezza di grid) aggiorna dominio della variabile i,j in base ai valori trovati nella riga [1] aggiorna dominio della variabile i,j in base ai valori trovati nella colonna [2] aggiorna dominio della variabile i,j in base ai valori trovati nel riquadro 3x3 [3] alloca domain riempi domain [4] if (la lunghezza di domain è 1) assegna alla cella in posizione i,j il primo valore di domain if (la lunghezza di domain è maggiore di 1) assegna alla cella in posizione i,j un valore in posizione random di domain backtracking incrementa k [5] incrementa j incrementa i [1],[2],[3] l aggiornamento del domino consiste nel mettere a -1 in grid_domain i valori delle variabili che si trovano nella riga, colonna o riquadro 3x3 di grid relativi alla posizione i,j [4] domain è un vettore contenente solo i valori che è possibile inserire all interno della cella in posizione i,j [5] k è l indice di riga della grid_domain

7 Backtracking ripristina il dominio della variabile in grid_domain alla riga k decrementa l indice k relativo a grid_domain calcola la posizione i,j di grid in base all indice k di grid_domain assegna -1 il valore assegnato alla variabile in posizione i,j in grid, in grid_domain assegna zero alla cella in posizione i,j in grid decrementa k calcola i,j Creazione della griglia incompleta Sono stati previsti 3 livelli di difficoltà: 1. Facile - 18 caselle vuote 2. Medio - 36 caselle vuote 3. Difficile - 54 caselle vuote do do copia grid in sudokuzero metti a zero in sudokuzero 18,36 o 54 caselle calcola l hash di sudokuzero while ( hash di sudokuzero è presente nel database) copia sudokuzero in newgrid copia sudokuzero in newnewgrid while( la soluzione non è unica ) [1] inserisci nel database hash di sudokuzero, difficoltà, grid, sudokuzero [2] [1] sudokuzero sarà la griglia incompleta con un unica soluzione [2] grid è la soluzione di sudokuzero (griglia incompleta)

8 Verifica di univocità della soluzione alloca memoria per la matrice grid_domain 81x9 (contenente i domini delle singole celle) inizializza grid_domain inizializza l indice k a zero inizializza solution a zero while (k è uguale a zero) while (i è minore della lunghezza di newgrid) while (j è minore della larghezza di newgrid) aggiorna dominio della variabile i,j in base ai valori trovati nella riga [1] aggiorna dominio della variabile i,j in base ai valori trovati nella colonna [2] aggiorna dominio della variabile i,j in base ai valori trovati nel riquadro 3x3 [3] alloca domain riempi domain [4] if (lunghezza di domain è maggiore o uguale a 1) assegna a newgrid in posizione i,j il primo valore di domain backtracking incrementa k incrementa solution if (solution è uguale a 1) if ( la soluzione trovata e salvata in newgrid è diversa da grid ) calcola altra soluzione if ( l altra soluzione è uguale a newgrid ) la soluzione è unica la soluzione non è unica la soluzione non è unica la soluzione non è unica [1],[2],[3] l aggiornamento del domino consiste nel mettere a -1 in grid_domain i valori delle variabili che si trovano nella riga, colonna o riquadro 3x3 di grid relativi alla posizione i,j [4] domain è un vettore contenente solo i valori che è possibile inserire all interno della cella in posizione i,j [5] k è l indice di riga della grid_domain

9 Backtracking ripristina il dominio della variabile in grid_domain alla riga k decrementa k if ( k è minore di zero ) [5] assegna 1 a k assegna a i la lunghezza di newgrid assegna a j la larghezza di newgrid assegna -1 a solution assegna valore -1 ad una variabile countk while ( x è minore della lunghezza di sudokuzero ) while ( y è minore della larghezza di sudokuzero ) if ( sudokuzero in posizione x,y è uguale a zero ) incrementa countk if ( countk è uguale a k ) assegna a i il valore di x assegna a j il valore di y assegna a x il valore della lunghezza di sudokuzero assegna a y il valore della larghezza di sudokuzero incrementa y incrementa x assegna -1 il valore assegnato alla variabile in posizione i,j in newgrid, in grid_domain assegna zero alla cella in posizione i,j in newgrid decrementa k if ( k è minore di zero ) assegna a i il valore della lunghezza di newgrid assegna a j il valore della larghezza di newgrid assegna 1 a countk while ( x è minore della lunghezza di sudokuzero ) while ( y è minore della larghezza di sudokuzero ) if ( sudokuzero in posizione x,y è uguale a zero ) incrementa countk if ( countk è uguale a k ) assegna a i il valore di x assegna a j il valore di y assegna a x il valore della lunghezza di sudokuzero assegna a y il valore della larghezza di sudokuzero incrementa y incrementa x [5] Non esistono soluzioni

10 Calcola un altra soluzione A differenza del calcolo della prima soluzione (effettuato prima di creare la matrice incomplete sudokuzero), considero una grid_domain inversa cioè con righe in cui i valori dei domini vengono letti dal più grande al più piccolo e non dal più piccolo al più grande come è stato fatto per la creazione della griglia soluzione. In questa maniera possiamo affermare che la soluzione è unica nel caso in cui l altra soluzione è uguale alla griglia soluzione. SITO WEB E PRESENTAZIONE DELL APP Il sito web è raggiungibile all indirizzo L index contiene degli script PHP che leggono alcuni dati da file creati dagli eseguibili JAR per ottenere informazioni circa la creazione delle griglie. Ogni secondo, viene rilanciata l index grazie ad una funzione jquery che richiama uno script AJAX per aggiornare i dati letti dai file. L app ha una grafica molto spartana, da migliorare in futuro, e si presenta in questa maniera: Cliccando su Easy, Medium o Difficult si richiamano rispettivamente easy.php, medium.php e difficult.php.

11 Sono degli script in PHP che recuperano le matrici incomplete e le soluzioni di tutte le griglie di livello facile, medio o difficile. Tra tutte le griglie, una a caso, viene stampata come stringa JSON. Questa stringa viene letta da una funzione dell app e si può procedere alla creazione della griglia incompleta. Maggiori sono le griglie, maggiore è il tempo di loading. In futuro si potrebbe ottimizzare la funzione di recupero della griglia di gioco.

12 E possibile scaricare l app collegandosi alla pagina web. OBIETTIVI FUTURI Ottimizzare gli algoritmi di creazione griglia e verifica di univocità della soluzione. Trovare una soluzione al problema del tempo di loading della griglia sull app. Implementare la modalità Player vs Player usando, magari, l di un qualsiasi social network a cui è iscritto l utente per tenere traccia nel database dell utente stesso. Varie ed eventuali