I1M2014: El juego del Nim y las funciones de entrada/salida

En la clase de hoy de Informática de 1º del Grado en Matemáticas hemos comentado las soluciones a los ejercicios de la relación 37 sobre el uso de acciones de entrada y salida en el juego del Nim.

Los ejercicios y su solución se muestran a continuación

------------------------------------------------------------------------
-- § Introducción                                                     --
------------------------------------------------------------------------

-- En el juego del nim el tablero tiene 5 filas numeradas de estrellas,
-- cuyo contenido inicial es el siguiente 
--    1: ∗∗∗∗∗
--    2: ∗∗∗∗
--    3: ∗∗∗
--    4: ∗∗
--    5: ∗
-- Dos jugadores retiran por turno una o más estrellas de una fila. El
-- ganador es el jugador que retire la última estrella. En este
-- ejercicio se va implementar el juego del Nim para practicar con las
-- funciones de entrada y salida estudiadas en el tema 13 cuyas
-- transparencias se encuentran en
--    http://www.cs.us.es/~jalonso/cursos/i1m-14/temas/tema-13.pdf
--
-- Nota: El juego debe de ejecutarse en una consola, no en la shell de
-- emacs. 

-- ---------------------------------------------------------------------
-- § Librerías auxiliares                                             --
-- ---------------------------------------------------------------------

import Data.Char

-- ---------------------------------------------------------------------
-- § Representación                                                   --
-- ---------------------------------------------------------------------
 
-- El tablero se representará como una lista de números indicando el
-- número de estrellas de cada fila. Con esta representación, el tablero
-- inicial es [5,4,3,2,1]. 

-- Representación del tablero.
type Tablero = [Int]

-- inicial es el tablero al principio del juego.
inicial ::  Tablero
inicial = [5,4,3,2,1]

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 1. Definir la función
--    finalizado :: Tablero -> Bool
-- tal que (finalizado t) se verifica si t es el tablero de un juego
-- finalizado; es decir, sin estrellas. Por ejemplo,
--    finalizado [0,0,0,0,0]  ==  True
--    finalizado [1,3,0,0,1]  ==  False
-- ---------------------------------------------------------------------

finalizado :: Tablero -> Bool
finalizado t = all (== 0) t

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejecicio 2.2. Definir la función
--    valida :: Tablero -> Int -> Int -> Bool
-- tal que (valida t f n) se verifica si se puede coger n estrellas en
-- la fila f del tablero t y n es mayor o igual que 1. Por ejemplo,
--    valida [4,3,2,1,0] 2 3  ==  True
--    valida [4,3,2,1,0] 2 4  ==  False
--    valida [4,3,2,1,0] 2 2  ==  True
--    valida [4,3,2,1,0] 2 0  ==  False
-- ---------------------------------------------------------------------

valida :: Tablero -> Int -> Int -> Bool
valida t f n = (n >= 1) && (t !! (f-1) >= n)

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 3. Definir la función
--    jugada :: Tablero -> Int -> Int -> Tablero
-- tal que (jugada t f n) es el tablero obtenido a partir de t
-- eliminando n estrellas de la fila f. Por ejemplo,
--    jugada [4,3,2,1,0] 2 1  ==  [4,2,2,1,0]
-- ---------------------------------------------------------------------

jugada :: Tablero -> Int -> Int -> Tablero
jugada t f n = [if x == f then y-n else y | (x,y) <- zip [1..5] t]

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 4. Definir la acción
--    nuevaLinea :: IO ()
-- que consiste en escribir una nueva línea. Por ejemplo,
--    ghci> nuevaLinea
--    
--    ghci> 
-- ---------------------------------------------------------------------

nuevaLinea :: IO ()
nuevaLinea = putChar '\n'

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 5. Definir la función
--    estrellas :: Int -> String
-- tal que (estrellas n) es la cadena formada con n estrellas. Por
-- ejemplo, 
--    ghci> estrellas 3
--    "* * * "
-- ---------------------------------------------------------------------

estrellas :: Int -> String
estrellas n = concat (replicate n "* ")
                              
-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 6. Definir la acción
--    escribeFila :: Int -> Int -> IO ()
-- tal que (escribeFila f n) escribe en la fila f n estrellas. Por
-- ejemplo, 
--    ghci> escribeFila 2 3
--    2: * * *
-- ---------------------------------------------------------------------
 
escribeFila :: Int -> Int -> IO ()
escribeFila f n = do putStr (show f)
                     putStr ": "
                     putStrLn (estrellas n)

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 7. Definir la acción
--    escribeTablero :: Tablero -> IO ()
-- tal que (escribeTablero t) escribe el tablero t. Por
-- ejemplo,
--    ghci> escribeTablero [3,4,1,0,1]
--    1: * * * 
--    2: * * * * 
--    3: * 
--    4: 
--    5: * 
-- ---------------------------------------------------------------------

escribeTablero :: Tablero -> IO ()
escribeTablero [a,b,c,d,e] = do escribeFila 1 a
                                escribeFila 2 b
                                escribeFila 3 c
                                escribeFila 4 d
                                escribeFila 5 e

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 8. Definir la acción
--    leeDigito :: String -> IO Int
-- tal que (leeDigito c) escribe una nueva línea con l cadena "prueba",
-- lee un carácter y comprueba que es un dígito. Además, si el carácter
-- leido es un dígito entonces devuelve el entero correspondiente y si
-- no lo es entonces escribe el mensaje "Entrada incorrecta" y vuelve a
-- leer otro carácter. Por ejemplo,  
--    ghci> leeDigito "prueba "
--    prueba 3
--    3
--    ghci> leeDigito "prueba "
--    prueba c
--    ERROR: Entrada incorrecta
--    prueba 3
--    3
-- ---------------------------------------------------------------------

leeDigito :: String -> IO Int
leeDigito c = do putStr c
                 x <- getChar
                 nuevaLinea
                 if isDigit x
                    then return (digitToInt x)
                    else do putStrLn "ERROR: Entrada incorrecta"
                            leeDigito c

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 9. Los jugadores se representan por los números 1 y 2.
-- Definir la función 
--    siguiente :: Int -> Int
-- tal que (siguiente j) es el jugador siguiente de j. 
-- ---------------------------------------------------------------------

siguiente :: Int -> Int
siguiente 1 = 2
siguiente 2 = 1

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 10. Definir la acción
--    juego :: Tablero -> Int -> IO ()
-- tal que (juego t j) es el juego a partir del tablero t y el turno del
-- jugador j. Por ejemplo,
--    ghci> juego [0,1,0,1,0] 2
--    
--    1: 
--    2: * 
--    3: 
--    4: * 
--    5: 
--    
--    J 2
--    Elige una fila: 2
--    Elige cuantas estrellas retiras: 1
--    
--    1: 
--    2: 
--    3: 
--    4: * 
--    5: 
--    
--    J 1
--    Elige una fila: 4
--    Elige cuantas estrellas retiras: 1
--    
--    1: 
--    2: 
--    3: 
--    4: 
--    5: 
--    
--    J 1 He ganado
-- ---------------------------------------------------------------------

juego :: Tablero -> Int -> IO ()
juego t j = do nuevaLinea
               escribeTablero t
               if finalizado t 
                then do nuevaLinea
                        putStr "J "
                        putStr (show (siguiente j))
                        putStrLn " He ganado"
                else do nuevaLinea
                        putStr "J "
                        putStrLn (show j)
                        f <- leeDigito "Elige una fila: "
                        n <- leeDigito "Elige cuantas estrellas retiras: "
                        if valida t f n 
                         then juego (jugada t f n) (siguiente j)
                         else do nuevaLinea
                                 putStrLn "ERROR: jugada incorrecta"
                                 juego t j

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 11. Definir la acción
--    nim :: IO ()
-- consistente en una partida del nim. Por ejemplo, se puede desarrollar
-- en una consola (no en la shell de emacs) como sigue
--    ghci> nim
--    
--    1: * * * * * 
--    2: * * * * 
--    3: * * * 
--    4: * * 
--    5: * 
--    
--    J 1
--    Elige una fila: 1
--    Elige cuantas estrellas retiras: 4
--    
--    1: * 
--    2: * * * * 
--    3: * * * 
--    4: * * 
--    5: * 
--    
--    J 2
--    Elige una fila: 3
--    Elige cuantas estrellas retiras: 3
--    
--    1: * 
--    2: * * * * 
--    3: 
--    4: * * 
--    5: * 
--    
--    J 1
--    Elige una fila: 2
--    Elige cuantas estrellas retiras: 4
--    
--    1: * 
--    2: 
--    3: 
--    4: * * 
--    5: * 
--    
--    J 2
--    Elige una fila: 4
--    Elige cuantas estrellas retiras: 1
--    
--    1: * 
--    2: 
--    3: 
--    4: * 
--    5: * 
--    
--    J 1
--    Elige una fila: 1
--    Elige cuantas estrellas retiras: 1
--    
--    1: 
--    2: 
--    3: 
--    4: * 
--    5: * 
--    
--    J 2
--    Elige una fila: 4
--    Elige cuantas estrellas retiras: 1
--    
--    1: 
--    2: 
--    3: 
--    4: 
--    5: * 
--    
--    J 1
--    Elige una fila: 5
--    Elige cuantas estrellas retiras: 1
--    
--    1: 
--    2: 
--    3: 
--    4: 
--    5: 
--    
--    J 1 He ganado
-- ---------------------------------------------------------------------

nim :: IO ()
nim = juego inicial 1

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

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

182

183

184

185

186

187

188

189

190

191

192

193

194

195

196

197

198

199

200

201

202

203

204

205

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

219

220

221

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

235

236

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254

255

256

257

258

259

260

261

262

263

264

265

266

267

268

269

270

271

272

273

274

275

276

277

278

279

280

281

282

283

284

285

286

287

288

289

290

291

292

293

294

295

296

297

298

299

300

301

302

303

304

305

306

307

308

309

310

311

312

313

314

315

316

317

318

------------------------------------------------------------------------

-- § Introducción --

------------------------------------------------------------------------

-- En el juego del nim el tablero tiene 5 filas numeradas de estrellas,

-- cuyo contenido inicial es el siguiente

-- 1: ∗∗∗∗∗

-- 2: ∗∗∗∗

-- 3: ∗∗∗

-- 4: ∗∗

-- 5: ∗

-- Dos jugadores retiran por turno una o más estrellas de una fila. El

-- ganador es el jugador que retire la última estrella. En este

-- ejercicio se va implementar el juego del Nim para practicar con las

-- funciones de entrada y salida estudiadas en el tema 13 cuyas

-- transparencias se encuentran en

-- http://www.cs.us.es/~jalonso/cursos/i1m-14/temas/tema-13.pdf

-- Nota: El juego debe de ejecutarse en una consola, no en la shell de

-- emacs.

-- ---------------------------------------------------------------------

-- § Librerías auxiliares --

-- ---------------------------------------------------------------------

import Data.Char

-- ---------------------------------------------------------------------

-- § Representación --

-- ---------------------------------------------------------------------

-- El tablero se representará como una lista de números indicando el

-- número de estrellas de cada fila. Con esta representación, el tablero

-- inicial es [5,4,3,2,1].

-- Representación del tablero.

type Tablero = [Int]

-- inicial es el tablero al principio del juego.

inicial :: Tablero

inicial = [5,4,3,2,1]

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 1. Definir la función

-- finalizado :: Tablero -> Bool

-- tal que (finalizado t) se verifica si t es el tablero de un juego

-- finalizado; es decir, sin estrellas. Por ejemplo,

-- finalizado [0,0,0,0,0] == True

-- finalizado [1,3,0,0,1] == False

-- ---------------------------------------------------------------------

finalizado :: Tablero -> Bool

finalizado t = all (== 0) t

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejecicio 2.2. Definir la función

-- valida :: Tablero -> Int -> Int -> Bool

-- tal que (valida t f n) se verifica si se puede coger n estrellas en

-- la fila f del tablero t y n es mayor o igual que 1. Por ejemplo,

-- valida [4,3,2,1,0] 2 3 == True

-- valida [4,3,2,1,0] 2 4 == False

-- valida [4,3,2,1,0] 2 2 == True

-- valida [4,3,2,1,0] 2 0 == False

-- ---------------------------------------------------------------------

valida :: Tablero -> Int -> Int -> Bool

valida t f n = (n >= 1) && (t !! (f-1) >= n)

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 3. Definir la función

-- jugada :: Tablero -> Int -> Int -> Tablero

-- tal que (jugada t f n) es el tablero obtenido a partir de t

-- eliminando n estrellas de la fila f. Por ejemplo,

-- jugada [4,3,2,1,0] 2 1 == [4,2,2,1,0]

-- ---------------------------------------------------------------------

jugada :: Tablero -> Int -> Int -> Tablero

jugada t f n = [if x == f then y-n else y | (x,y) <- zip [1..5] t]

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 4. Definir la acción

-- nuevaLinea :: IO ()

-- que consiste en escribir una nueva línea. Por ejemplo,

-- ghci> nuevaLinea

-- ghci>

-- ---------------------------------------------------------------------

nuevaLinea :: IO ()

nuevaLinea = putChar '\n'

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 5. Definir la función

-- estrellas :: Int -> String

-- tal que (estrellas n) es la cadena formada con n estrellas. Por

-- ejemplo,

-- ghci> estrellas 3

-- "* * * "

-- ---------------------------------------------------------------------

estrellas :: Int -> String

estrellas n = concat (replicate n "* ")

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 6. Definir la acción

-- escribeFila :: Int -> Int -> IO ()

-- tal que (escribeFila f n) escribe en la fila f n estrellas. Por

-- ejemplo,

-- ghci> escribeFila 2 3

-- 2: * * *

-- ---------------------------------------------------------------------

escribeFila :: Int -> Int -> IO ()

escribeFila f n = do putStr (show f)

putStr ": "

putStrLn (estrellas n)

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 7. Definir la acción

-- escribeTablero :: Tablero -> IO ()

-- tal que (escribeTablero t) escribe el tablero t. Por

-- ejemplo,

-- ghci> escribeTablero [3,4,1,0,1]

-- 1: * * *

-- 2: * * * *

-- 3: *

-- 4:

-- 5: *

-- ---------------------------------------------------------------------

escribeTablero :: Tablero -> IO ()

escribeTablero [a,b,c,d,e] = do escribeFila 1 a

escribeFila 2 b

escribeFila 3 c

escribeFila 4 d

escribeFila 5 e

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 8. Definir la acción

-- leeDigito :: String -> IO Int

-- tal que (leeDigito c) escribe una nueva línea con l cadena "prueba",

-- lee un carácter y comprueba que es un dígito. Además, si el carácter

-- leido es un dígito entonces devuelve el entero correspondiente y si

-- no lo es entonces escribe el mensaje "Entrada incorrecta" y vuelve a

-- leer otro carácter. Por ejemplo,

-- ghci> leeDigito "prueba "

-- prueba 3

-- 3

-- ghci> leeDigito "prueba "

-- prueba c

-- ERROR: Entrada incorrecta

-- prueba 3

-- 3

-- ---------------------------------------------------------------------

leeDigito :: String -> IO Int

leeDigito c = do putStr c

x <- getChar

nuevaLinea

if isDigit x

then return (digitToInt x)

else do putStrLn "ERROR: Entrada incorrecta"

leeDigito c

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 9. Los jugadores se representan por los números 1 y 2.

-- Definir la función

-- siguiente :: Int -> Int

-- tal que (siguiente j) es el jugador siguiente de j.

-- ---------------------------------------------------------------------

siguiente :: Int -> Int

siguiente 1 = 2

siguiente 2 = 1

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 10. Definir la acción

-- juego :: Tablero -> Int -> IO ()

-- tal que (juego t j) es el juego a partir del tablero t y el turno del

-- jugador j. Por ejemplo,

-- ghci> juego [0,1,0,1,0] 2

-- 1:

-- 2: *

-- 3:

-- 4: *

-- 5:

-- J 2

-- Elige una fila: 2

-- Elige cuantas estrellas retiras: 1

-- 1:

-- 2:

-- 3:

-- 4: *

-- 5:

-- J 1

-- Elige una fila: 4

-- Elige cuantas estrellas retiras: 1

-- 1:

-- 2:

-- 3:

-- 4:

-- 5:

-- J 1 He ganado

-- ---------------------------------------------------------------------

juego :: Tablero -> Int -> IO ()

juego t j = do nuevaLinea

escribeTablero t

if finalizado t

then do nuevaLinea

putStr "J "

putStr (show (siguiente j))

putStrLn " He ganado"

else do nuevaLinea

putStr "J "

putStrLn (show j)

f <- leeDigito "Elige una fila: "

n <- leeDigito "Elige cuantas estrellas retiras: "

if valida t f n

then juego (jugada t f n) (siguiente j)

else do nuevaLinea

putStrLn "ERROR: jugada incorrecta"

juego t j

-- ---------------------------------------------------------------------

-- Ejercicio 11. Definir la acción

-- nim :: IO ()

-- consistente en una partida del nim. Por ejemplo, se puede desarrollar

-- en una consola (no en la shell de emacs) como sigue

-- ghci> nim

-- 1: * * * * *

-- 2: * * * *

-- 3: * * *

-- 4: * *

-- 5: *

-- J 1

-- Elige una fila: 1

-- Elige cuantas estrellas retiras: 4

-- 1: *

-- 2: * * * *

-- 3: * * *

-- 4: * *

-- 5: *

-- J 2

-- Elige una fila: 3

-- Elige cuantas estrellas retiras: 3

-- 1: *

-- 2: * * * *

-- 3:

-- 4: * *

-- 5: *

-- J 1

-- Elige una fila: 2

-- Elige cuantas estrellas retiras: 4

-- 1: *

-- 2:

-- 3:

-- 4: * *

-- 5: *

-- J 2

-- Elige una fila: 4

-- Elige cuantas estrellas retiras: 1

-- 1: *

-- 2:

-- 3:

-- 4: *

-- 5: *

-- J 1

-- Elige una fila: 1

-- Elige cuantas estrellas retiras: 1

-- 1:

-- 2:

-- 3:

-- 4: *

-- 5: *

-- J 2

-- Elige una fila: 4

-- Elige cuantas estrellas retiras: 1

-- 1:

-- 2:

-- 3:

-- 4:

-- 5: *

-- J 1

-- Elige una fila: 5

-- Elige cuantas estrellas retiras: 1

-- 1:

-- 2:

-- 3:

-- 4:

-- 5:

-- J 1 He ganado

-- ---------------------------------------------------------------------

nim :: IO ()

nim = juego inicial 1

Se puede imprimir o compartir con