Prolog: Jocul Carcassonne

• Data publicării: 09.05.2023
• Data ultimei modificări: 09.05.2023
• Deadline hard: ziua laboratorului 12 (la o săptămână de ziua laboratorului 12 pentru seria CB, adică în zilele de 24-25 mai în funcție de ziua laboratorului)
• Forum temă
• vmchecker (în curând)

• Aplicarea programării logice în limbajul Prolog.
• Utilizarea mecanismelor de găsire automată a tuturor soluțiilor pentru un scop.

Tema propune implementarea câtorva mecanisme din mecanica jocului de societate Carcassonne.

Tema este împărțită în 2 etape:

• una pe care o veți rezolva după laboratorul 10, cu deadline în ziua laboratorului 11 (12 pentru seria CB)
• una pe care o veți rezolva după laboratorul 11, cu deadline în ziua laboratorului 12 (și la o săptămână după ziua laboratorului 12, pentru seria CB).

Deadline-ul depinde de semigrupa în care sunteți repartizați. Restanțierii care refac tema și nu refac laboratorul beneficiază de ultimul deadline, și anume în zilele de 19.05, respectiv 26.05.

Rezolvările tuturor etapelor pot fi trimise până în ziua laboratorului 12 (deadline hard pentru toate etapele) (o săptămână după laboratorul 12 pentru seria CB). Orice exercițiu trimis după un deadline soft se punctează la jumătate. Cu alte cuvinte, nota finală pe etapă se calculează conform formulei: n = (n1 + n2) / 2 (n1 = nota obținută înainte de deadline; n2 = nota obținută după deadline). Când toate submisiile preced deadline-ul, nota pe ultima submisie constituie nota finală (întrucât n1 = n2).

În fiecare etapă, veți valorifica ce ați învățat în săptămâna anterioară și veți avea la dispoziție un schelet de cod, cu toate că rezolvarea se bazează în mare măsură pe etapele anterioare. Enunțul caută să ofere o imagine de ansamblu atât la nivel conceptual, cât și în privința aspectelor care se doresc implementate, în timp ce detaliile se găsesc direct în schelet.

Carcassonne (după orașul din sudul Franței) este un joc de societate (boardgame) în care jucătorii își construiesc propriile teritorii, folosind piese pătrate ce conțin pe ele drumuri, cetăți, și pajiști. Jucătorii adună puncte în funcție de cum au plasat piesele și pe ce piese au plasat omuleți. Un joc de Carcassonne în desfășurare arată ca mai jos. Pentru o introducere succintă în esența jocului, vedeți aici - mai ales pasul 1 din partea a 2-a.

În această temă ne vom ocupa în principal de:

• cum putem reprezenta piesele de Carcassonne și, mai târziu, o tablă de joc
• cum putem potrivi piesele și cum putem găsi o poziție unde se potrivește o piesă de pus în joc
• cum putem calcula punctele unui jucător

Pentru simplitate, în temă vom lucra doar cu o parte din piese față de jocul standard adevărat. Vom lucra cu aceste 16 piese:

Piesa 1: Piesa 2: Piesa 3: Piesa 4:

Piesa 5: Piesa 6: Piesa 7: Piesa 8:

Piesa 9: Piesa 10: Piesa 11: Piesa 12:

Piesa 13: Piesa 14: Piesa 15: Piesa 16:

[imaginile de la https:%%//%%wikicarpedia.com/index.php/Base_game_(1st_edition) ]

Astfel, vom avea următoarele restricții față de jocul adevărat:

• avem numai piese cu cetăți, drumuri, și pajiști.
• nu vom avea piese cu scut, și nici piese cu mânăstire.
• pentru modul de punctare al jucătorilor este relevant că:
  • pe o piesă pot apărea maxim 2 cetăți diferite;
  • vom considera că dacă pe o piesă există o intersecție de drumuri, atunci toate drumurile sunt drumuri diferite.

În etapa 1 ne interesează reprezentarea pieselor, rotirea pieselor, și potrivirea unei piese.

Veți lucra numai în fișierul ccs.pl.

Ne interesează să putem reprezenta cele 16 piese de mai sus. Reprezentarea este la alegerea voastră, ea va fi accesată prin diversele predicate pe care le aveți de implementat. Este doar necesar ca:

1. fiecare piesă să aibă o reprezentare diferită, și
2. reprezentarea piesei să nu fie direct derivată din numărul ei;
3. să puteți reprezenta și fiecare rotație a unei piese, dacă produce o configurație diferită de poziția originală (de exemplu, la piesa 16, toate rotațiile produc aceeași configurație).

Aveți de implementat următoarele predicate în Prolog, documentate și în sursă:

• tile(Index, Tile) – acest predicat obține în Tile reprezentarea voastră pentru piesa cu indicele Index din lista celor 16 piese.
  • Așteptarea este ca pentru acest predicat să scrieți 16 reguli, câte una pentru fiecare piesă, fără condiții.
  • Reprezentarea nu va fi procesată la testare. Ea va fi doar dată ca argument altor predicate scrise de voi.
  • Înainte să decideți asupra reprezentării, citiți ce aveți de făcut la celelalte predicate, ca să știți ce elemente aveți nevoie să aveți în reprezentarea unei piese.
  • Testare: Predicatul tile/2 este testat într-un singur test, implementați măcar at/3 pentru ca testarea să aibă sens.
• at(Tile, Direction, What) – predicatul primește în Tile o reprezentare a unei piese și întoarce în What ce se află pe muchia din direcția Direction, care este una dintre nord - sud - est- vest. Pe o muchie putem avea cetate, drum sau pajiște.
  • De exemplu, interogarea tile(2, T), at(T, s, X)trebuie să lege X la valoarea d, iar interogarea tile(2, T), at(T, w, X)trebuie să lege X la valoarea c (la fel și pentru direcțiile n și e.
  • Similar, interogarea tile(9, T), at(T, n, X) leagă X la c, interogarea tile(9, T), at(T, e, X) leagă X la p, iar interogarea tile(9, T), at(T, s, X) leagă X la d (și la fel și pentru direcția w)
  • Puteți utiliza predicatul directions/1 din utils.pl pentru a lega o variabilă la lista de direcții.
• atL((Tile, Directions, What) – predicatul verifică că la toate direcțiile din lista Directions se află același tip de entitate What (e.g. pe toate muchiile respective se află cetate.
• hasTwoCitadels(Tile) – verifică dacă pe piesă sunt 2 cetăți diferite sau este una singură. Piesele 4 și 5 au două cetăți diferite.

Veți putea testa implementarea predicatelor tile, at și atL, pe lângă teste, și folosind predicatul printTile din utils.pl. De exemplu, puteți apela interogarea

tile(5, T), printTile(T).

Predicatul printTile produce o reprezentare text a unei piese, folosind simbolul + pentru cetate, linii pentru drumuri, simbolul O pentru intersecții de drumuri, și . pentru colțurile libere ale unei piese.

De exemplu, pentru o implementare corectă până acum, pentru piesa 9, afișarea arată astfel:

.+++.
  +  
-    
 \   
. | .

Pentru piesa 3:

.++++
  +++
  +++
    +
.   .

Și pentru piesa 16:

. | .
  |  
--O--
  |  
. | .

Trebuie să putem roti piesele pentru a avea mai multe variante de plasare a lor pe tablă. Rotirea unei piese va produce o reprezentare diferită, ca și cum ar fi o piesă nouă. De exemplu, pentru piesa 2 avem următoarele rotiri în sens trigonometric:

Piesa 2 originală: Piesa rotită 1 dată:

Piesa rotită de 2 ori: Piesa rotită de 3 ori:

La rotirea unei piese, reprezentarea trebuie să se schimbe corespunzător. De exemplu, dacă la piesa 2 original aveam drum spre sud și cetate în rest, piesa 2 rotită de 3 ori în sens trigonometric va avea drumul spre vest și va fi afișată ca:

.++++
  +++
- +++
  +++
.++++

Trebuie implementate predicatele:

• ccw(Tile, Rotation, RotatedTile) care leagă RotatedTile la reprezentarea piesei Tile rotită de Rotation ori în sens trigonometric, cu Rotation între 0 și 3 inclusiv.
• rotations(Tile, RotationPairs) care leagă RotationPairs la perechi rotație - piesă-rotită cu toate rotirile diferite ale piesei. De exemplu, piesele 5, 6 și 14 au doar 2 rotiri diferite, iar piesa 16 are doar una.

Pentru ca două piese (eventual rotite) plasate una lângă alta să se potrivească, trebuie ca pe muchia lor comună să aibă aceeași entitate – cetate, drum, sau pajiște. Atunci când o piesă este plasată în joc, trebuie să se potrivească cu toate piesele cu care se învecinează la nord, est, sud, sau vest.

Trebuie implementate predicatele:

• match(Tile, Neighbor, Direction) este adevărat dacă piesa Tile se potrivește cu o piesă Neighbor plasată pe direcția Direction. De exemplu, piesa 2 se potrivește la sud cu piesa 16, la vest cu piesele 3, 4, sau 8, și la nord cu piesele 5 sau 6. Dar, bineînțeles, se potrivește la nord și cu oricare dintre piesele 1-12 rotite de 2 ori, și la sud cu oricare dintre piesele 8, 9, 13, 15, 15 rotite de 3 ori. Astfel, de exemplu, este adevărat: tile(2, T2), ccw(T2, 2, T2R2), tile(11, T11), ccw(T11, 3, T11R3), match(T2R2, T11R3, n).
• findRotation(Tile, Neighbors, Rotation) leagă Rotation la un număr între 0 și 3 inclusiv, semnificând e câte ori ar trebui rotită piesa Tile în așa fel încât să se potrivească cu toți vecinii, specificați prin perechi pisă - direcție.
  • nu uitați că Prolog caută automat soluții în funcție de condițiile care sunt puse pentru un scop.

Pentru testare folosiți predicatele check sau vmcheck.

Testele se află în fișierul testing.pl. Tipurile testelor sunt descrise succint la începutul fișierului. Pentru a verifica un test, puteți face interogarea în consolă cu scopurile plasate (de obicei) între ghilimele în primul argument.

Pentru rezultate mai detaliate ale testării, puteți decomenta linia %detailed_mode_disabled :- !, fail. din fișierul tester.pl. Atenție! În acest caz, este posibil ca punctarea să fie diferită decât rezultatul de pe vmchecker, unde linia este comentată.

• Schelet etapa 1

9.05 – upload inițial.