kígyókocka - címke - it-tanfolyam.hu

Kígyókocka grafikus felületen

2024. július 1.2017. augusztus 18. Szerző: Kaczur Sándor

A JavaFX grafikus felhasználói felületének és eseménykezelésének megvalósítása némileg eltér más Java GUI implementációk működésétől, például swing vagy Java3D. Főként animációk során hasznos használni. Megközelítése természetesen objektumorientált: a térbeli objektumok koordinátái, viselkedésük, transzformációkkal valósul meg, és azok is objektumok. A korábban elkészített konzolos kígyókocka programot valósítjuk meg most JavaFX GUI-val.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 2. része. A blog bejegyzés 1. része itt található.

A program működése

A program megvalósítása

A start() JavaFX életciklust indító eljárás felépíti a createGridUI() függvényt meghívva a felhasználói felületet (színpad/jelenet JavaFX-ben), beállítva a méreteket, címsort, és meghívja az eseménykezelésért felelős handleRotateButtons() eljárást.

@Override

public void start(Stage stage) {

StackPane root=new StackPane();

root.getChildren().add(createGridUI());

Scene scene=new Scene(root,

DRAW_AREA.getWidth()+160, DRAW_AREA.getHeight()+146);

stage.setTitle("Snake cube 2.0");

stage.setScene(scene);

stage.setResizable(false);

stage.show();

handleRotateButtons();

}

A createGridUI() függvény a grafikus felhasználói felület elemeit paraméterezi (szerepe szerint Factory metódus). Öt elemből álló rács ( GridPane osztályú grid nevű objektum) készül el, amelyre nyilakat tartalmazó nyomógombok (pl.: Button típusú btLeft objektum) kerülnek fel a négy égtájnak megfelelően, valamint rajta középen helyezkedik el a kígyókocka 3D megjelenítését megvalósító objektum. A nyilak entitásai az Unikód karaktertáblából származnak. A kígyókocka objektumot a meghívott createSnakeCube() függvény hozza létre. A Node osztályú snakeCube nevű objektum geometriai transzformációs objektumot is hozzá kell rendelni: ez most a négyirányú forgatást megvalósítani képes névtelen Rotate osztályú objektum lesz. A forgatást 5 paraméterrel célszerű beállítani (van rá megfelelő túlterhelt konstruktor), ezek rendre: szög, X, Y, Z tengely origója és a forgatás tengelye. Az objektumok tulajdonosi hierarchiája swing-es szemmel nézve szokatlannak tűnik, de szemléletben legalább azonos a Java3D és a JavaFX megvalósítás.

private GridPane createGridUI() {

String textStyle="-fx-font-size:32; -fx-text-fill: blue";

btUp.setStyle(textStyle);

btDown.setStyle(textStyle);

btLeft.setStyle(textStyle);

btRight.setStyle(textStyle);

GridPane grid=new GridPane();

grid.setHgap(10);

grid.setVgap(10);

grid.add(btUp, 1, 0);

GridPane.setHalignment(btUp, HPos.CENTER);

grid.add(btLeft, 0, 1);

grid.add(btRight, 2, 1);

grid.add(btDown, 1, 2);

GridPane.setHalignment(btDown, HPos.CENTER);

Pane drawSnakeCube=new Pane();

drawSnakeCube.setPrefSize(

DRAW_AREA.getWidth(), DRAW_AREA.getHeight());

grid.add(drawSnakeCube, 1, 1);

snakeCube=createSnakeCube();

snakeCube.getTransforms().add(

new Rotate(30, ORIGO.getX(), ORIGO.getY(), 0,

new Point3D(1, 1.5, 1.5)));

drawSnakeCube.getChildren().add(snakeCube);

return grid;

}

A createSnakeCube() függvény előállítja a színpadra/jelenetbe kikerülő kígyókockát Node osztályú objektumként. A konstans CUBE tömb egységvektor rendszerben tartalmazza a kígyót alkotó kockák középpontjait. Az első ciklus mindezt nagyítást alkalmazva skálázza. A második ciklus koordináta és pont transzformációk alkalmazásával ( moveToMidPoint: eltolás középre, rotateAroundCenter: forgatás a középpont körül) a kiinduló állapotnak megfelelő méretben és pozícióban elhelyezi a kígyó útvonalát mutató hengerobjektumokat. A konstrukciós és transzformációs műveletek esetén alkalmazkodni kell ahhoz, hogy a JavaFX koordinátarendszerben az X jobbra, az Y lefelé, a Z pedig befelé (a nézőponttól távolodva a térben) növekszik. A matematikai hátteret részletesen most nem magyarázzuk el.

private Node createSnakeCube() {

final int SCALE=100;

final Point3D Y_AXIS=new Point3D(0, 1, 0);

final int[][] CUBE=new int[][] {

{-1, 1, -1}, {0, 1, -1}, {1, 1, -1}, {1, 1, 0},

{1, 1, 1}, {0, 1, 1}, {-1, 1, 1}, {-1, 0, 1},

{-1, -1, 1}, {0, -1, 1}, {0, 0, 1}, {1, 0, 1},

{1, 0, 0}, {1, 0, -1}, {0, 0, -1}, {-1, 0, -1},

{-1, -1, -1}, {-1, -1, 0}, {-1, 0, 0}, {-1, 1, 0},

{0, 1, 0}, {0, 0, 0}, {0, -1, 0}, {0, -1, -1},

{1, -1, -1}, {1, -1, 0}, {1, -1, 1}

};

Point3D[] cube=new Point3D[CUBE.length];

for(int i=0; i<cube.length; i++)

cube[i]=new Point3D(

CUBE[i][0]*SCALE, CUBE[i][1]*SCALE, CUBE[i][2]*SCALE);

Group group=new Group();

for(int i=0; i<cube.length-1; i++) {

Point3D p1=cube[i];

Point3D p2=cube[i+1];

Point3D diff=p2.subtract(p1);

double height=diff.magnitude();

Point3D mid=p2.midpoint(p1);

Translate moveToMidpoint=new Translate(

ORIGO.getX()+mid.getX(), ORIGO.getY()+mid.getY(), mid.getZ());

Point3D axisOfRotation=diff.crossProduct(Y_AXIS);

double angle=Math.acos(diff.normalize().dotProduct(Y_AXIS));

Rotate rotateAroundCenter=

new Rotate(-Math.toDegrees(angle), axisOfRotation);

Cylinder c=new Cylinder(5, height);

c.getTransforms().addAll(moveToMidpoint, rotateAroundCenter);

group.getChildren().add(c);

}

return group;

}

A handleRotateButtons() eljárás a forgatás 4 nyíl eseménykezelésének hozzárendelést végzi el. A nyomógomb objektumok setOnAction() hozzárendelő metódusának paramétere EventHandler funkcionális interfésszel és lambda művelettel működik. A forgatás irányát hozzárendeljük a megfelelő nyomógombhoz. Ez még csak végrendelkezés a jövőre: csak definiáljuk, hogy minek kell majd történnie, ha bekövetkezik az esemény (valamelyik nyílra/nyomógombra kattint a felhasználó).

private void handleRotateButtons() {

btUp.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.TOP_CENTER); });

btDown.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.BOTTOM_CENTER); });

btLeft.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.CENTER_LEFT); });

btRight.setOnAction((event) -> { rotateSnake(Pos.CENTER_RIGHT); });

}

A rotateSnake() eljárás minden nyíl feliratú nyomógombra kattintva reagál a bekövetkezett eseményre. A rotateAxis objektum a forgatás tengelye, a paraméterként átvett direction enum-tól függ, szinkronban azzal a nyomógombbal, amelyikre kattintott a felhasználó.

Ötletek a továbbfejlesztésre

Lehetne többféle irány is, például a négy sarokba átlós vagy mélységi irányú elforgatással.
Beépülhetne többféle transzformáció is, például skálázás (kicsinyítés, nagyítás), eltolás (közelítés, távolítás).
A kígyó útvonalát mutató hengerobjektumok kirajzolásának sorrendjén lehetne változtatni, mert a megjelenítés nem tökéletes. Jelenleg néhány helyzetben lehetetlennek, Escher lehetetlen konstrukcióihoz hasonlónak tűnhet a kígyókocka. Ha a tér mélységéből a nézőpont felé közeledve rajzolnánk ki a hengerobjektumokat, akkor a 3D látvány nem sérülne.

Tanfolyamainkon JavaFX grafikus felülettel hangsúlyosan nem foglalkozunk, de egy-egy kész forráskódot közösen megbeszélünk, és össze is hasonlítjuk a swing-es változattal. Fejlesztünk játékprogramot, de inkább konzolosan, vagy swing-es ablakban, vagy webes alkalmazásként.

A grafikus felületek felépítésének megismerése fontos lépcső az objektumorientált programozás elmélyítéséhez, gyakorlásához. A grafikus felületekhez egy másik lényeges szemléletváltás is kapcsolódik, hiszen a korábbi algoritmusvezérelt megközelítést felváltja az eseményvezérelt (eseménykezelés).

Tudatosan hangsúlyozott MVC-s projektben megoldva a feladatot, a modell rétegben tárolhatnánk többféle kígyókocka megjelenítéséhez és animációjához szükséges adatszerkezetet és transzformációs objektumokat/metódusokat is és a nézet/vezérlő rétegekben biztosíthatnánk ezek közül a kijelölést/kiválasztást menüvel, ikonokkal, eszköztárral, gyorsbillentyűkkel.

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

Tanfolyamaink orientáló moduljának 9-12. óra: Mesterséges intelligencia alkalmához kapcsolódóan a kígyókocka véletlenszerű előállítása helyett stratégiával rendelkező visszalépéses algoritmust specifikálhatunk és implementálhatunk.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 2. része. A blog bejegyzés 1. része itt található.

Kígyókocka készítése

2023. január 1.2017. március 26. Szerző: Kaczur Sándor

A kígyókocka (snake cube, chain cube) 27 egyforma méretű, egymáshoz képest mozgatható/forgatható kockából áll. A kockákat összeköti egy rugalmas fonal/gumi. Az első és az utolsó kocka egy-egy lapján egy-egy lyuk van. A közbenső kockák hat lapjából kettő lyukas. Fából és műanyagból is készülhetnek. Általában kétféle színnel színezettek a kockák. A cél, hogy a 27 kockát kígyózva „összehajtogatva” a kígyó (lánc) összeálljon egy nagyobb 3x3x3 méretű kockává.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 1. része. A blog bejegyzés 2. része itt található.

A színek – a játék gyártóitól függően – nehézségi szinteket jelölhetnek (zöld, kék, piros, narancs, lila). Léteznek könnyebben és nehezebben megoldható kígyókockák. Előbbieknél többször fordul elő két egymással szemben lévő lyukas lap a közbenső kockákon, utóbbiaknál gyakoribbak az egymással szomszédos lapokon lévő lyukak. Másképpen: előbbiben több a három hosszú egyenes rész, utóbbi szinte állandóan tekereg. Általában a kocka egyik csúcsából kezdjük a megoldást, de az igazán nehéz játékok esetében a kígyó indulhat akár a kocka egyik lapjának (3×3) középső kockájától is.

Vannak olyan kígyókockák, amelyeknek több megoldása is van, azaz többféleképpen is összeállítható kockává. Ezek részletes ismertetése (típusok, gyártók, színek), a megoldások (statikusan és dinamikusan), irányokat mutató jelölésrendszer (Front, Left, Up, Back, Right, Down) elérhető Jaap Scherphuis – holland puzzle rajongó – weboldalán: Jaap’s Puzzle Page.

Olyan Java programot készítünk, amely véletlenszerű kígyókockát állít elő.

Tervezés

Szükséges egy háromdimenziós tömb adatszerkezet a kocka tárolására. Több okból is hasznos, ha a tömb mérete 5x5x5. Egyrészt így indexek 0-tól 4-ig futnak és a tömb közepén lévő 3x3x3-as kocka elemei kényelmesen – mátrixszerűen – indexelhetők 1-től 3-ig. Másrészt a tömb közepén lévő 3x3x3-as kocka minden elemére igaz, hogy egységesen van 26 db érvényesen indexelhető szomszédja. A 125 tömbelemből a széleken lévő 98 elem negatív számokkal feltölthető.

A szokásos i, j, k egységvektor rendszerben (koordináta-rendszerben) gondolkodva, i és j a képernyő síkját, k pedig a mélységet jelenti. A k-val 0-tól 4-ig „szeletelve” a tömböt, öt db négyzetet/mátrixot kapunk az alábbiak szerint. A színes tömbelemek negatív számokkal kerülnek feltöltésre, a kígyó útját határolják mindhárom irányból:

A belül lévő – fehér színű – 3x3x3-as kocka/tömb elemeit kezdőértékként célszerű 0-val feltölteni.

A szomszédos kockák kiválasztása során csak a középen lévő kocka 6 db lapszomszédját kell figyelembe venni. A középen lévő (a következő ábrán nem látszó) kocka három tengely szerinti 2-2-2 szomszédos kockája különböző színekkel jelölt.

Él- és csúcsszomszédság esetén nem tud tekeredni a kígyó. A forduláshoz/tekeredéshez legalább 3 – a kígyóban egymás utáni – kocka szükséges. Az aktuális kockának – pozíciójától függően – legfeljebb 6 lapszomszédja lehet. Ezt csökkenti, ha a kocka valamelyik csúcsban helyezkedik el, illetve menet közben is – ahogyan egyre hosszabb lesz a kígyó – folyamatosan csökken a még szabad elemek száma.

A megoldás során a belül lévő – fehér színű – 3x3x3-as kocka/tömb elemeit kell sorszámozni 1-től 27-ig, jelölve ezzel a kígyó útját. A kezdetben 0-val jelölt szabad elemek végül elfogynak.

Megállapodunk abban, hogy a kígyó az útját az (1, 1, 1) pozícióban kezdi és az 1 sorszámot kapja. Addig kell újabb szomszédos kockákat – egyesével haladva – kiválasztani módszeresen vagy véletlenszerűen próbálkozva, vagy akár visszalépéses algoritmussal is, amíg mind a 27 kiválasztásra kerül.

Megvalósítás

Létre kell hozni a háromdimenziós tömböt példányváltozóként:
int[][][] cube=new int[5][5][5];

A cubeInit() metódus kezdetben feltölti a tömb elemeit. A széleken lévő elemekbe különböző negatív értékek kerülnek, hogy jól megkülönböztethető legyen, melyik ciklus melyik pozíciókért felel. Másképpen is lehetne: például kezdetben minden elem -1, utána a belül lévők felülírhatók 0-val.

private void cubeInit() {

//k=0, k=4

for(int i=0; i<=4; i++)

for(int j=0; j<=4; j++) {

cube[0][i][j]=-1;

cube[4][i][j]=-1;

}

//i=0, i=4

for(int j=0; j<=4; j++)

for(int k=1; k<=3; k++) {

cube[k][0][j]=-2;

cube[k][4][j]=-2;

}

//j=0, j=4

for(int i=1; i<=3; i++)

for(int k=1; k<=3; k++) {

cube[k][i][0]=-3;

cube[k][i][4]=-3;

}

//kocka belseje

for(int k=1; k<=3; k++)

for(int i=1; i<=3; i++)

for(int j=1; j<=3; j++)

cube[k][i][j]=0;

cube[1][1][1]=1;

}

Hasznos a cubePlot() metódus, amellyel megjeleníthetők a konzolon a tömb elemei (állapota):

private void cubePlot(String message) {

System.out.println(message);

for(int i=0; i<=4; i++) {

for(int j=0; j<=4; j++) {

for(int k=0; k<=4; k++)

System.out.print(String.format("%3d", cube[j][i][k]));

if(j<4)

System.out.print(" |");

}

System.out.println();

}

A getNextNeighbour() függvény egydimenziós tömbként ( int[]) visszaadja a paramétereként átvett – x, y, z koordinátával jelölt – kocka egyik kiválasztott szomszédját, amely a kígyó útját jelöli. A kiválasztás történhet módszeresen vagy véletlenszerűen próbálkozva, vagy akár visszalépéses algoritmussal is. A metódus forráskódját most nem részletezem. A metódus felelős a kígyó helyes útvonaláért, azaz a kiválasztás során a kígyó nem rekedhet meg zsákutcában, másképpen nem haraphatja meg saját magát.

A vezérlést a run() metódus végzi el az alábbiak szerint:

private void run() {

cubeInit();

cubePlot("1. lépés:");

int count=1, i=1, j=1, k=1;

while(count<27) {

int[] rN=getNextNeighbour(i, j, k);

i=rN[0]; j=rN[1]; k=rN[2];

count++;

cube[i][j][k]=count;

cubePlot(count+". lépés:");

}

Addig fut a ciklus, amíg a kígyó nem tölti ki a 3x3x3-as kockát (másképpen: amíg a kígyó nem éri el a maximális hosszúságot). A tömb állapotát kezdetben és lépésenként is kiíratja a vezérlő metódus a konzolra.

Konzolos eredmény

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

1. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

2. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

3. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

4. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

5. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

6. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

7. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

8. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 0 0 -3 | -3 0 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

9. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 0 0 -3 | -3 9 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

10. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 0 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

11. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 0 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

12. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 0 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

13. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 0 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

14. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

15. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 0 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

16. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 0 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

17. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 0 0 -3 | -3 2 17 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

18. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 0 -3 | -3 2 17 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

19. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 0 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

20. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

21. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

22. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 0 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

23. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 0 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

24. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 0 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

25. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 25 -3 | -3 8 11 0 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

26. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 25 -3 | -3 8 11 26 -3 | -3 9 10 0 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

27. lépés:

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 1 18 19 -3 | -3 2 17 20 -3 | -3 3 16 21 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 6 13 24 -3 | -3 5 14 23 -3 | -3 4 15 22 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -3 7 12 25 -3 | -3 8 11 26 -3 | -3 9 10 27 -3 | -1 -1 -1 -1 -1

-1 -1 -1 -1 -1 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -2 -2 -2 -2 -2 | -1 -1 -1 -1 -1

A konzolos eredmény előállításánál fontos volt, a tömb változásait tudjuk követni. Az összes negatív szám elhagyható lehet a kiírásból, ha meggyőződtünk az implementált algoritmus helyes működéséről. Átlátva a problémát, a megoldás könnyen elállítható egy grafikus és/vagy egy irányokat mutató jelölésrendszer szerint is, például:

Hivatkozások

Hogyan lehet megoldani az egyik kígyókockát? (képek+videó)
A feladat általános megoldhatóságának izgalmas levezetése (gráfelmélet, Hamilton-kör):
Bent Hamilton Cycles in d-Dimensional Grid Graphs (2002),
Finding a Hamiltonian Path in a Cube with Specified Turns is Hard (2013)
Haskell nyelvű megoldás: Solving the Snake Cube Puzzle in Haskell
Aki online vásárolna kígyókockát webáruházakból:
Fakopáncs, Amazon1, Amazon2, AliExpress
JavaScript kígyókocka
Aki saját maga barkácsolna kígyókockát
4x4x3-as kígyókocka
4x4x4-es kígyókocka (anakonda)

A bejegyzéshez tartozó teljes forráskódot ILIAS e-learning tananyagban tesszük elérhetővé tanfolyamaink résztvevői számára.

A feladat a Java SE szoftverfejlesztő tanfolyam tematikájához kötődik. Több alkalommal is tudunk ezzel a feladattal foglalkozni, attól függően, hogy a getNextNeighbour() függvény működését hogyan tervezzük és implementáljuk:

A 13-16. óra: Tömbök témakör esetén a szomszédos kockák közül módszeresen – azonos sorrendben haladva a legfeljebb 6 lehetséges szomszéd közül – választjuk ki mindig az elsőt. Ekkor mindig ugyanazt az egyetlen helyes megoldást kapjuk meg.
A 17-28. óra: Objektumorientált programozás témakör esetén atipikusan a kivételkezelést használhatjuk vezérlésre úgy, hogy a lehetséges szomszédos kockák közül mindig véletlenszerűen választunk. Ekkor a kígyó önmagába harapását úgy előzzük meg, hogy tömb túlindexelésekor keletkező kivételt benyeljük és újrakezdjük a feladatot mindaddig, amíg találunk egy olyan megoldást, aminek lépései közben nem keletkezik kivétel.
Az orientáló modul 9-12. óra: Mesterséges intelligencia témakör esetén véletlenszerű kocka kiválasztási stratégiával rendelkező visszalépéses algoritmust specifikálhatunk és implementálhatunk. Ez lényegesen összetettebb feladat és mindig helyes megoldást ad több lehetséges megoldás közül.

Ez egy két részből álló blog bejegyzés 1. része. A blog bejegyzés 2. része itt található.