[pipe] snake

Abbiamo implementato una versione semplificata del gioco Snake (link agli eseguibili per Linux 32/64 bit e macOS). Il gioco può essere controllato comunicando con il programma tramite pipe: lo scopo della verifica è implementare un programma che controlla il serpente e lo fa mangiare 20 volte.

Ecco uno screenshot della grafica super avanzata del gioco, dove il cibo è rappresentato con *, la testa del serpente con @ e il resto del corpo con O.

Snake legge dalla pipe /tmp/pipeSnakeIn i comandi di gioco. In particolare:

  • S per iniziare la partita;
  • > per girare a destra;
  • < per girare a sinistra.

Se non viene inviato alcun comando, il serpente prosegue nel suo tragitto senza svoltare.
Ad ogni movimento, Snake scrive sulla pipe /tmp/pipeSnakeOut la distanza tra la testa del serpente e il cibo nel formato x, dove x è un numero floating point e la virgola fa da delimitatore.

Osservate inoltre che:

  • la posizione iniziale del serpente è scelta in modo casuale ad ogni partita;
  • la lunghezza del serpente è 4 e non varia quando viene mangiato del cibo;
  • i muri possono essere attraversati senza perdere la partita.

Per questi motivi, è possibile realizzare un algoritmo per giocare usando come metrica solamente la distanza dal cibo e come questa varia quando viene fatto uno spostamento.

Visualizza la soluzione

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

#define PIPEIN "/tmp/pipeSnakeIn"
#define PIPEOUT "/tmp/pipeSnakeOut"
#define BUFSIZE 16

/*
 * Lo scopo della verifica è realizzare un programma in grado di giocare in maniera
 * automatica ad una versione semplificata di Snake, dove il serpente è di lunghezza
 * tale per cui sia impossibile che collida su sè stesso e i muri possono essere
 * attraversati senza perdere la partita.
 * Il programma fornito riceve i comandi di inizio partita e cambiamento della direzione
 * su PIPEIN e scrive su PIPEOUT la distanza (numero floating point sotto forma di stringa)
 * tra la testa del serpente e il cibo.
 * I cambiamenti di direzione vengono fatti in due casi:
 * - quando la distanza dal cibo aumenta rispetto alla lettura precedente;
 * - quando la distanza è 1, condizione necessaria affinché il serpente non ruoti intorno
 *   al cibo all'infinito senza mai mangiarlo.
 * Il programma termina quando la read restituisce zero, ovvero la pipe è vuota ed è stata
 * chiusa in scrittura dall'altro processo. Questo accade quando la partita è stata vinta.
 */

int main() {
	int i, fd_in, fd_out;
	float prev_distance, distance;
	char won, overflow, buffer[BUFSIZE];

	/* Crea le pipe (se non esistono) ed aprile. Termina se si verifica un errore durante
	 * l'apertura di una delle due. */
	mkfifo(PIPEOUT, 0666);
	mkfifo(PIPEIN, 0666);
	fd_in = open(PIPEOUT, O_RDONLY);
	fd_out = open(PIPEIN, O_WRONLY);
	if (fd_in < 0 || fd_out < 0) {
		perror("Cannot open pipes.\n");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	/* Inizializza la distanza precedente con un valore arbitrario. La scelta è irrilevante,
	 * al massimo viene fatta una mossa in più ad inizio partita. */
	prev_distance = 100;
	/* Inizia la partita inviando il carattere 'S' nella pipe. */
	write(fd_out, "S", 1);

	won = overflow = 0;
	while (!won && !overflow) {
		/* Copia il contenuto della pipe nel buffer finché non si verifica una delle seguenti
		 * condizioni:
		 * - i >= BUFSIZE: overflow, ma non dovrebbe mai accadere;
		 * - read restituisce zero: in questo caso la partita è terminata;
		 * - è stato letto il separatore ','. */
		i = 0;
		while (i < BUFSIZE && read(fd_in, buffer + i, 1) && buffer[i] != ',') {
			i++;
		}

		if (i == 0) {
			/* Dal momento che non possiamo avere due virgole consecutive nella pipe, ci
			 * ritroviamo in questo caso quando read ha restituito 0, ovvero la partita
			 * è terminata. */
			won = 1;
		} else if (i >= BUFSIZE) {
			/* Per sicurezza, evitiamo gli overflow... */
			overflow = 1;
		} else {
			/* Converti la distanza, espressa come stringa, in un numero floating point. */
			sscanf(buffer, "%f,", &distance);
			/* Invia una mossa se si verifica una delle condizioni descritte nel commento iniziale.
			 * Quando si usano i numeri in virgola mobile è preferibile evitare le uguaglianze (vedi
			 * https://it.wikipedia.org/wiki/Numero_in_virgola_mobile#Problemi_con_l.27uso_della_virgola_mobile
			 * per maggiori dettagli). */
			if (distance <= 1.005 || distance >= prev_distance) {
				write(fd_out, "<", 1);
			}
			/* Aggiorna la distanza precedente. */
			prev_distance = distance;
		}
	}

	/* Chiudi le pipe e stampa un messaggio di errore in caso di overflow. La rimozione delle pipe
	 * dal filesystem viene fatta dall'altro programma. */
	close(fd_in);
	close(fd_out);
	if (overflow) {
		fprintf(stderr, "Overflow? Non dovrebbe mai succedere!\n");
		return EXIT_FAILURE;
	}

	return EXIT_SUCCESS;
}

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