【Rust】○✖️ゲーム(minmax)

use rand::Rng;
use std::cmp::Ordering;

static goal:[i32; 8] = [ 0b111000000, 0b000111000, 0b000000111, 0b100100100,
            0b010010010, 0b001001001, 0b100010001, 0b001010100];

fn check(player: i32) -> bool {
    for mask in goal {
        if player & mask == mask {
            return true
        }
    }
    return false 
}

fn minmax(p1: i32, p2: i32, turn: bool) -> i32 {
    if check(p2) {
        if turn {
            return 1
        } else {
            return -1
        }
    }
    let board: i32 = p1 | p2;
    if board == 0b111111111{
        return 0
    }

    let mut w = Vec::new();
    for i in 0..9 {
        if board & (1 << i) == 0 {
            w.push(i);
        }
    }

    let mut k = Vec::new();
    if turn {
        for i in w {
           k.push(minmax(p2, p1 | (1 << i), !turn))
        }
        return *k.iter().min().unwrap();
    } else {
        for i in w {
            k.push(minmax(p2, p1 | (1 << i), !turn))
        }
        return *k.iter().max().unwrap();
    }
    

}

fn play(p1: i32, p2: i32, turn: bool) {
    if check(p2) {
        println!("{:09b}, {:09b}", p1, p2);
        return
    } 

    let board: i32 = p1 | p2;
    if board == 0b111111111{
        println!("{:09b}, {:09b}", p1, p2);
        return
    }
    let mut w = Vec::new();
    for i in 0..9 {
        if board & (1 << i) == 0 {
            w.push(i);
        }
    }

    let mut r  = Vec::new();
    for i in w.clone() {
        r.push(minmax(p2, p1 | (1 << i), true))
    }
    let n = r.iter()
        .enumerate()
        .max_by(|(_, a), (_, b)| a.partial_cmp(b).unwrap_or(Ordering::Equal))
        .map(|(index, _)| index).unwrap();
    let j = w[n];
    play(p2, p1 | (1 << j), !turn);
}

fn main() {
    play(0, 0, true);
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.32s
Running `target/debug/rust`
001110010, 110001101

う、なんか違うな…

    let mut rnd = rand::thread_rng();
    let k = rnd.gen_range(1..n);
    let j = w[k];

このようにすると、ランダム性が出る。。

【Rust】○✖️ゲーム

マスを0と1で表現して、2進法の加算で判定する。

fn main() {

    println!("{:09b}", 0b111000000 & 0b000111111);
    println!("{:09b}", 0b111000000 & 0b101100010);
    println!("{:09b}", 0b111000000 & 0b111000010);
}

000000000
101000000
111000000

ちなみに、0b111000000など2進数の型はi32

use rand::Rng;

static goal:[i32; 8] = [ 0b111000000, 0b000111000, 0b000000111, 0b100100100,
            0b010010010, 0b001001001, 0b100010001, 0b001010100];

fn check(player: i32) -> bool {
    for mask in goal {
        if player & mask == mask {
            return true
        }
    }
    return false 
}

fn play(p1: i32, p2: i32) {
    if check(p2) {
        println!("{:09b}, {:09b}", p1, p2);
        return
    } 

    let board: i32 = p1 | p2;
    if board == 0b111111111{
        println!("{:09b}, {:09b}", p1, p2);
        return
    }
    let mut w = Vec::new();
    for i in 0..9 {
        if board & (1 << i) == 0 {
            w.push(i);
        }
    }
    let n = w.len() + 1;
    let mut rnd = rand::thread_rng();
    let r = rnd.gen_range(1..n);
    play(p2, p1 | (1 << r));
}

fn main() {
    play(0, 0);
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.30s
Running `target/debug/rust`
010001000, 001111000

これはさっぱりわからん…

【Rust】指定パスのファイル、ディレクトリを取得(depth & linear)

ファイル、フォルダの取得
fs::read_dir()がファイルの一覧取得

use std::error::Error;
use std::fs;
use std::path;

pub fn read_dir(path: &str) -> Result<Vec<path::PathBuf>, Box<dyn Error>>{
    let dir = fs::read_dir(path)?;
    let mut files: Vec<path::PathBuf> = Vec::new();
    for item in dir.into_iter() {
        files.push(item?.path());
    }
    Ok(files)
}


fn main() {
    let files = read_dir("./");
    println!("{:?}", files);
}

Compiling rust v0.1.0 (/home/vagrant/dev/algorithm/rust)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.43s
Running `target/debug/rust`
Ok([“./target”, “./.gitignore”, “./Cargo.lock”, “./Cargo.toml”, “./.git”, “./src”])

### 再帰的にディレクトリ内のファイルを取得

use std::error::Error;
use std::fs;
use std::path;

pub fn read_dir(path: &path::PathBuf) {
    let dir = fs::read_dir(path).unwrap();
    let mut files: Vec<path::PathBuf> = Vec::new();
    for item in dir.into_iter() {
        
        let name = item.unwrap().path();
        if name.is_dir() {
            read_dir(&name);
        } else {
            files.push(name);
        }
    }
    println!("{:?}", files);
}


fn main() {
    let path = path::PathBuf::from("./src");
    read_dir(&path);
}

    Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.20s
     Running `target/debug/rust`
["./src/test/test.rs"]
["./src/binary_search.rs", "./src/linear_search.rs", "./src/fibonacci.rs", "./src/tree_search.rs", "./src/main.rs", "./src/maze.rs", "./src/cardinal.rs", "./src/vending_machine.rs", "./src/fizzbuzz.rs", "./src/8queen.rs", "./src/prime.rs"]

これは感覚的に理解しやすいですね。

### 幅優先探索
再帰で検索するのではなく、ディレクトリをvectorに追加していき、各ディレクトリのファイルをそれぞれ取得していく。答えは同じだが、深さで検索するのではなく、対象を一つ一つ処理していくところが面白い。

fn main() {
    let mut queue: VecDeque<path::PathBuf> = VecDeque::new();
    queue.push_back("./src".into());
    let mut files: Vec<path::PathBuf> = Vec::new();

    while queue.len() > 0 {
        let path = queue.pop_front();
        let dir = fs::read_dir(path.unwrap()).unwrap();
        for item in dir.into_iter() {
            let name = item.unwrap().path();
            if name.is_dir() {
                queue.push_back(name);
            } else {
                files.push(name);
            }
        }
    }
    println!("{:?}", files);
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42s
Running `target/debug/rust`
["./src/binary_search.rs", "./src/linear_search.rs", "./src/fibonacci.rs", "./src/tree_search.rs", "./src/main.rs", "./src/maze.rs", "./src/cardinal.rs", "./src/vending_machine.rs", "./src/fizzbuzz.rs", "./src/read_dir.rs", "./src/8queen.rs", "./src/prime.rs", "./src/test/test.rs"]

【Rust】ハノイの塔

再起的なので、対象枚数が増えるほど、指数関数的に計算数が増えていく。

use std::env;

fn hanoi(n: i32, src: String, dist: String, via: String) { // n, 移動元、移動先、経由
    if n > 1 {
        hanoi(n - 1, src.clone(), via.clone(), dist.clone());
        println!("{} -> {}", src.clone(), dist.clone());
        hanoi(n - 1, via.clone(), dist.clone(), src.clone());
    } else {
        println!("{} -> {}", src.clone(), dist.clone());
    }

}

fn main() {
    let args: Vec<String> = env::args().collect();
    let n = args[1].parse::<i32>().unwrap();
    println!("入力値:{}", n);

    hanoi(n, "a".to_string(), "b".to_string(), "c".to_string());
}

Compiling rust v0.1.0 (/home/vagrant/dev/algorithm/rust)
Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.26s
Running `target/debug/rust 3`
入力値:3
a -> b
a -> c
b -> c
a -> b
c -> a
c -> b
a -> b

### 考察
3 a b c (a->b)
2 a c b (a->c)
1 a b c (a->b)
1 b c a (b->c)
3 a b c (a->b)
2 ….

【Rust】簡易的なBloomfilter

ブルームフィルタを更新していくロジックがいまいちわからんが、なんとなく

use std::hash::{DefaultHasher, Hash, Hasher};

#[derive(Debug, PartialEq, Clone)]
struct BloomFilter {
    filter: [i32; 10],
}

impl BloomFilter {
    fn set_v(&mut self, val: String) {
        let list: Vec<u8> = self.n_hash(val);
        for l in list {
            let i = usize::from(l);
            if self.filter[i] == 0 {
                self.filter[i] = 1
            } else {
                self.filter[i] = 2 }
        }    
    }

    fn n_hash(&self, val: String) -> Vec<u8>{
        let hashed = siphash(val);
        let list: Vec<u8> = s_digit(hashed);
        return list
    }

    fn check_v(self, val: String) -> bool {
        let list: Vec<u8> = self.n_hash(val);
        let mut c_bf = BloomFilter { filter: [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]};
        for l in list {
            let i = usize::from(l);
            if c_bf.filter[i] == 0 {
                c_bf.filter[i] = 1
            } else {
                c_bf.filter[i] = 2 }
        }
        return self == c_bf
    }
}

fn siphash(s: String) -> u64 {
    let mut siphash = DefaultHasher::new();
    s.hash(&mut siphash);
    return siphash.finish()
}

fn s_digit(n: u64) -> Vec<u8> {
    n.to_string()
        .chars()
        .into_iter()
        .map(|char| char.to_digit(10).unwrap() as u8)
        .collect()
}

fn main(){
    let mut bf = BloomFilter { filter: [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]};
    bf.set_v("hello world".to_string());
    println!("{:?}", bf);
    println!("{}", bf.clone().check_v("hello world!".to_string()));
    println!("{}", bf.clone().check_v("hello world".to_string()));
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.33s
Running `target/debug/wallet`
BloomFilter { filter: [2, 2, 0, 1, 2, 1, 1, 2, 2, 2] }
false
true

【Rust】DefaultHasherで文字列から数値型へ

何度やっても同じ値になります。使い勝手は良さそう。

use std::hash::{DefaultHasher, Hash, Hasher};

fn siphash13(s: String) {
    let mut siphash = DefaultHasher::new();
    s.hash(&mut siphash);
    println!("{:?}", siphash.finish());
    println!("{:?}", siphash);
}

fn main(){
    let mut t = "hello wolrd".to_string();
    siphash13(t);
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.35s
Running `target/debug/wallet`
397376489521336075
DefaultHasher(SipHasher13 { hasher: Hasher { k0: 0, k1: 0, length: 12, state: State { v0: 14783544211356068956, v2: 15472093343132851580, v1: 2669010635360672206, v3: 8002614515094862307 }, tail: 4284772972, ntail: 4, _marker: PhantomData } })

【Python】ブルームフィルタ

bloom filterの全体像。ハッシュ化した値をインデックス番号にして、bloom_filterの値を更新する。
bloom filterにハッシュ値が入っているかどうか確認することで、bloom filterに登録されているかを判定する。

bloom_filter = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

def hash_a(val):
    return hash_val

def hash_b(val):
    return hash_val


val = "hello world"

a_hashed = hash_a(val) # 1
b_hashed = hash_b(val) # 4

bloom_filter[a_hashed] = 1
bloom_filter[b_hashed] = 1

[0, 1, 0, 0, 4, 0, 0, 0, 0, 0]

bloom_filter[a_hashed]
bloom_filter[b_hashed]

import functools

class BloomFilter:
    def __init__(self, filter_size):
        self.filter_size = filter_size
        self.bloom_filter = [0 for _ in range(filter_size)]

    def set_v(self, val):
        indexes = self.n_hash(val)
        for index in indexes:
            self.bloom_filter[index] = 1

    def n_hash(self, val):
        hashed = abs(hash(val))
        d_lst = [int(n) for n in str(hashed)]
        return [
            self._hash_common(lambda acc, d: acc + d, d_lst),
            self._hash_common(lambda acc, d: acc + 3 * d, d_lst),
        ]

    def _hash_common(self, func, d_lst):
        execed = abs(functools.reduce(func, d_lst, 0))
        while execed >= self.filter_size:
            execed = execed / self.filter_size
        return int(execed)

    def exist_v(self, val):
        indexes = self.n_hash(val)
        for index in indexes:
            if self.bloom_filter[index] == 0:
                return False
            return True

bf = BloomFilter(10)
print(bf.bloom_filter)
bf.set_v(3)
print(bf.bloom_filter)
print(bf.exist_v(3))
print(bf.exist_v(10))

$ python3 bloom_filter.py
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1]
True
False

BTCではSPVがScriptPubKeyをbloomfilterにセットして、リモートノードがマッチングアルゴリズムで判定する。
-> リモートノード側では、トランザクションごとに、ScriptPubKey, Outpointがマッチするかを判定して、マッチする場合はブルームフィルタを更新している。

なるほど、直接pubkeyのデータをやり取りしない分、安全性が向上するということね。これをRustでやりたい。

文字列を数値に変換するには、文字列を数値として持っておいて、それを変換でしょうか。

static ASCII_LOWER: [char; 26] = [
    'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 
    'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 
    'k', 'l', 'm', 'n', 'o',
    'p', 'q', 'r', 's', 't', 
    'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 
    'z',
];

【Rust】8クイーン問題

fn check()は逆順にして、左下もしくは右下にあるかチェックしてる？
なんとなくわかるが、完全に理解していないのが辛いところ。。

use std::collections::VecDeque;

static N: usize = 8;

fn check(x: usize, mut col: VecDeque<usize>)-> bool {
    col.make_contiguous().reverse();

    let mut i = 0;
    for row in col {
        if ((x + i + 1) == row) || ((x as i32- i as i32 - 1) == row.try_into().unwrap()) {
            return false
        }
        i = i + 1;
    }
    return true
}

fn search(mut col: VecDeque<usize>){
    if col.clone().len() == N {
        println!("{:?}", &col);
    }

    for i in 0..N {
        if !col.contains(&i) {
            // println!("{:?}", &col);
            // println!("{}", i);
            if check(i, col.clone()) == true {
                col.push_back(i);
                search(col.clone());
                col.pop_front();
            }
        }
    }
}

fn main() {
    let col: VecDeque<usize> = VecDeque::new();
    search(col);
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.23s
Running `target/debug/rust`
[4, 1, 3, 5, 7, 2, 0, 6]
[1, 3, 5, 7, 2, 0, 6, 4]
[5, 2, 4, 6, 0, 3, 1, 7]
[2, 4, 6, 0, 3, 1, 7, 5]
[1, 3, 5, 7, 2, 0, 6, 4]
…

【Rust】迷路で進行方向からの右手手法

これのエラー処理に丸一日かかりました。。

fn main() {

    let mut maze = [
        [9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9],
        [9, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 9],
        [9, 0, 9, 0, 0, 0, 9, 9, 0, 9, 9, 9],
        [9, 0, 9, 9, 0, 9, 0, 0, 0, 9, 0, 9],
        [9, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 9, 9, 0, 9, 9],
        [9, 9, 9, 0, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 0, 9],
        [9, 0, 0, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 9, 1, 9],
        [9, 0, 9, 0, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 9, 9],
        [9, 0, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 9, 0, 0, 9],
        [9, 0, 9, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 9, 0, 9],
        [9, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 0, 9],
        [9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9]
    ];

    let dir: [[i32; 2]; 4] = [[1, 0], [0, 1], [-1, 0], [0, -1]];

    let mut p:[i32; 4] = [1, 1, 0, 0]; // x, y, depth, d

    'main: while maze[p[0] as usize][p[1] as usize] != 1 {

        maze[p[0] as usize][p[1] as usize] = 2;

        'sub: for i in 0..4 {
            let mut j: i32 = 3;
            if i != 0 {
                j = (p[3] + i - 1) % 4
            } else if (p[3] - 1) < 0{
                j = (p[3] - 1 + 4) % 4
            } else {
                j = (p[3] - 1) % 4
            }
            println!("j: {}", j);
            println!("p0: {}", p[0]);
            println!("p1: {}", p[1]);
            println!("p2: {}", p[2]);
            println!("p3: {}", p[3]);
            if maze[(p[0] + dir[j as usize][0])as usize][(p[1] + dir[j as usize][1]) as usize] < 2 {
                p[0] += dir[j as usize][0]; // x
                p[1] += dir[j as usize][1]; // y
                p[3] = j as i32;   // d
                p[2] += 1;  // depth
                println!("yes: {}", j);
                println!("< 2 p0: {}", p[0]);
                println!("< 2 p1: {}", p[1]);
                println!("< 2 p2: {}", p[2]);
                println!("< 2 p3: {}", p[3]);
                break 'sub;
            } else if maze[(p[0] + dir[j as usize][0]) as usize][(p[1] + dir[j as usize][1]) as usize] == 2 {
                p[0] += dir[j as usize][0];
                p[1] += dir[j as usize][1];
                p[3] = j as i32;
                p[2] -= 1;
                println!("yes: {}", j);
                println!("= 2 p0: {}", p[0]);
                println!("= 2 p1: {}", p[1]);
                println!("= 2 p2: {}", p[2]);
                println!("= 2 p3: {}", p[3]);
                break 'sub;
            }
        }
    }
    println!("最終: {}", p[2]);
}

// 省略
最終: 28

【Rust】迷路のゴールを深さ優先探索(再帰処理)で探す

mutexで見にくいが、やってることは単純で、上下左右ではなく、行けるだけ上、下、左、右に移動して、行けるところがなくなったら、元に戻るというロジック。これも素晴らしいね。

use std::collections::VecDeque;
use std::sync::Mutex;

static maze: Mutex<[[usize; 12]; 12]> = Mutex::new([
    [9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9],
    [9, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 9],
    [9, 0, 9, 0, 0, 0, 9, 9, 0, 9, 9, 9],
    [9, 0, 9, 9, 0, 9, 0, 0, 0, 9, 0, 9],
    [9, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 9, 9, 0, 9, 9],
    [9, 9, 9, 0, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 0, 9],
    [9, 0, 0, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 9, 1, 9],
    [9, 0, 9, 0, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 9, 9],
    [9, 0, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 9, 0, 0, 9],
    [9, 0, 9, 0, 9, 0, 9, 0, 0, 9, 0, 9],
    [9, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 9, 0, 0, 0, 9],
    [9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9]
]);

fn search(p:[usize; 3]) {

    if maze.lock().unwrap()[p[0]][p[1]] == 1 {
        println!("ゴール:{}-{}", p[0], p[1]); 
        println!("移動回数:{}", p[2]); // z
        return;
    }
    maze.lock().unwrap()[p[0]][p[1]] = 2;

    if maze.lock().unwrap()[p[0] - 1][p[1]] < 2 {
        search([p[0]- 1, p[1], p[2] + 1]);
    }
    if maze.lock().unwrap()[p[0] + 1][p[1]] < 2 {
        search([p[0]+1, p[1], p[2] + 1]);
    }
    if maze.lock().unwrap()[p[0]][p[1] - 1] < 2 {
        search([p[0], p[1] -1, p[2] + 1]);
    }
    if maze.lock().unwrap()[p[0]][p[1] + 1] < 2 {
        search([p[0], p[1] + 1, p[2] + 1]);
    }
    maze.lock().unwrap()[p[0]][p[1]] = 0;
}

fn main() {
    search([1, 1, 0])
}

Finished `dev` profile [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.41s
Running `target/debug/rust`
ゴール:6-10
移動回数:28