I1M2015: El juego del Nim y las funciones de entrada/salida

En la segunda parte de la clase de hoy de Informática de 1º del Grado en Matemáticas hemos comentado las soluciones a los ejercicios de la relación 15 sobre el uso de acciones de entrada y salida en el juego del Nim.

Los ejercicios y su solución se muestran a continuación

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-- § 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-15/temas/tema-13.html
--
-- 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 = all (== 0)

-- ---------------------------------------------------------------------
-- 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 t = 
    sequence_ [escribeFila n (t!!(n-1)) | n <- [1..length t]]

-- ---------------------------------------------------------------------
-- Ejercicio 8. Definir la acción
--    leeDigito :: String -> IO Int
-- tal que (leeDigito c) escribe una nueva línea con la 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 (en una consola no en
-- la shell de emacs),
--    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

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

-- § 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-15/temas/tema-13.html

-- 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 = all (== 0)

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

-- 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 t =

sequence_ [escribeFila n (t!!(n-1)) | n <- [1..length t]]

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

-- Ejercicio 8. Definir la acción

-- leeDigito :: String -> IO Int

-- tal que (leeDigito c) escribe una nueva línea con la 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 (en una consola no en

-- la shell de emacs),

-- 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

El código anterior se encuentra también en GitHub.

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