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--- faecher:informatik:oberstufe:java:aoc:aoc2024:day10:start [10.12.2024 08:20] – angelegt Marco Kuemmel
+++ faecher:informatik:oberstufe:java:aoc:aoc2024:day10:start [04.01.2025 15:16] (aktuell) – [Teil 1] Marco Kuemmel
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 ++++ Tipps zur Vorgehensweise: |
   * Speichere den Input in einem zweidimensionalen int-Array. Jeden ''char'' c kannst du mit ''(int)(c-'0')'' in einen ''int'' casten.
-  * Iteriere anschließend über jede Koordinate des Arrays. Wenn eine Koordinate 0 ist (= Startpunkt eines Trails), dann starte dort einen rekursiven Aufruf. Der rekursive Aufruf benötigt folgende Parameter:
+  * Iteriere anschließend über jede Koordinate des Arrays. Wenn eine Koordinate 0 ist (= Startpunkt eines Trails), dann passieren zwei Dinge:
-    - Bei diesem **ersten** Aufruf eine **Kopie** der Karte (des int-Arrays). Hintergrund dazu: Wenn der rekursive Aufruf ein Ende eines Trails (die Zahl 9) gefunden hat, so muss er diese 9 "markieren", damit dieses Trail-Ende bei einem benachbarten rekursiven Aufruf nicht erneut gefunden/gezählt wird. Diese Markierung darf aber nur pro Startpunkt (pro ausgehender 0) gelten - ein Trail der von einer neuen Koordinate (einer neuen 0) beginnt, der darf wieder zum selben Ziel (9) führen.
+    - Speichere in einer ''ArrayList<int[]>'' alle Koordinaten, die ein Ende des Pfads **von der aktuellen Startposition** darstellen (Index 0 = x-Koordinate und Index 1 = y-Koordinate). Initialisiere die ArrayList also neu! Wichtig: diese ArrayList muss eine Instanzvariable sein!
+    - Anschließend startest du den rekursiven Aufruf.
+  * Der rekursive Aufruf benötigt folgende Parameter:
+    - Die Karte (das zweidimensionale int-Array).
     - Die zu erwartende Höhe an der nächsten Koodinate (siehe nächste Parameter).
     - Nächste x-Koordinate
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   * Pro rekursivem Aufruf gilt nun folgendes:
     * Prüfe auf den Basis-Fall, ob die übergebenen Koordinaten außerhalb der Map liegen. Falls ja, dann gib eine 0 zurück, da mit diesem rekursiven Aufruf ganz offensichtlich kein weiterer Weg zum Ziel gefunden werden kann.
-    * Prüfe auf den Basisfall, dass die Höhe der übergebenen Koordinate nicht der ebenfalls übergebenen erwarteten Höhe entspricht → ebenfalls 0 zurückgeben. //Für alle nun nachfolgenden Bedingungen weiß man dann entsprechend, dass die erwartete Höhe mit der vorgefundenen Höhe übereinstimmt.//
+    * Prüfe auf den Basisfall, dass die Höhe der übergebenen Koordinate nicht der ebenfalls übergebenen erwarteten Höhe entspricht c ebenfalls 0 zurückgeben. //Für alle nun nachfolgenden Bedingungen weiß man dann entsprechend, dass die erwartete Höhe mit der vorgefundenen Höhe übereinstimmt.//
-    * Prüfe auf den Basisfall, dass die Höhe der Zahl 9 entspricht. Gib 1 zurück, da **ein** weiter Trail gefunden wurde.
+    * Prüfe auf den Basisfall, dass die Koordinate bereits (auf einem anderen Weg) von derselben Startkoordinate beginnend gefunden wurde. Iteriere dazu über die zuvor initialisierte ArrayList und prüfe, ob die aktuelle Koordinate [x,y] dort bereits enthalten ist. Falls ja, dann darf das Ziel nicht nochmals gezählt werden → ''return 0''.
+    * Prüfe auf den Basisfall, dass die Höhe der Zahl 9 entspricht. Gib 1 zurück, da **ein** weiter Trail gefunden wurde. Füge zuvor noch die Koordinate zur ArrayList der Ziele hinzu.
     * Ansonsten sind wir auf dem richtigen Weg, aber noch nicht am Ziel und müssen entsprechend in alle 4 möglichen Richtungen weiterlaufen. Ruf also der Reihe nach die Rekursion 4x auf, wobei du jedes Mal eine der Koordinaten um +/- 1 veränderst und die nächste erwartete Zahl/Höhe um eins erhöhst. Ermittle die Summe der Rückgabewerte aller 4 rekursiven Aufrufe. So viele neue Trails konnten ermittelt werden und diese Zahl muss entsprechend zurückgegeben werden.
 ++++
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 ++++ Lösungsvorschlag: |
 <code java>
+private int width;
+private int height;
+// Speichert pro Startkoordinate alle gefundenen Enden
+// Jeweils als eindimensionales Array mit index 0 = x-Koordinate und index 1 = y-Koordinate
+private ArrayList<int[]> trailEnds;
 public void partOne() {
     // Instanzvariablen (!) für Höhe und Breite der Karte
     width = inputLines.get(0).length();
     height = inputLines.size();
     // Karte als int-Array
     int[][] map = new int[width][height];
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     int sumOfTrails = 0; // speichert die Summe aller Trails
     // Iteriere über jede Koordinate
     for (int x = 0; x < width; x++) {
         for (int y = 0; y < height; y++) {
-            {
+            // Wenn die Koordinate mit 0 beginnt, dann starte den rekursiven Aufruf
-                // Wenn die Koordinate mit 0 beginnt, dann starte den rekursiven Aufruf
+            if (map[x][y] == 0) {
-                if (map[x][y] == 0) {
+                trailEnds = new ArrayList(); // setzte diese Instanzvariable für die aktuelle Startposition zurück
-                    /* Wichtig: Starte den Aufruf mit einer KOPIE der Map, da die gefundenen
+                sumOfTrails += trail(map, 0, x, y);
-                    * Trail-Enden pro Aufruf markiert werden müssen. Diese Markierungen dürfen
-                    * im nächsten Aufruf aber nicht mehr vorhanden sein.
-                    */
-                    sumOfTrails += trail(copyMap(map), 0, x, y);
-                }
             }
         }
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     if (map[x][y] != h) {
         return 0;
+    }
+    // Basisfall: Aktuelle Koordinate (x,y) ist bereits in den gefundenen Enden
+    // des aktuellen Startpunktes enthalten.
+    for (int[] end: trailEnds) {
+        if (end[0] == x && end[1] == y) {
+            return 0;
+        }
     }
     // (Erfolgreicher) Basisfall: Ein Ende des Trails wurde erreicht!
     if (map[x][y] == 9) {
-        map[x][y] = -1; // Markiere das Ende, damit dieses Trail-Ende nicht nochmals gefunden wird!
+        trailEnds.add(new int[]{x,y}); // Speichere das aktuelle Trail-Ende.
         return 1; // return 1, damit dieses gefundene Trail-Ende gezählt wird.
     }
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     return sumOfTrails;
 }
+</code>
+++++
-/**
+===== Teil 2 =====
- * Erstellt eine Kopie der Karte
- */
+Für den Teil 2 muss nur eine **winzige Kleinigkeit** angepasst werden.
-private int[][] copyMap(int[][] map) {
-    // Erstelle int-Array mit denselben Maßen
+In Teil 1 geht es darum, pro Startpunkt zu zählen, wie viele Trail-Enden man erreichen kann. Jedes Trail-Ende darf also nur einmal erreicht werden. Daher mussten wir uns auch merken, ob wir ein Ende bereits erreicht hatten.
-    int[][] copy = new int[width][height];
+In Teil 2 geht es darum, pro Startpunkt zu zählen, wie **oft** ein Trail-Ende erreicht werden kann. Jedes Trail-Ende darf also von "benachbarten" rekursiven Aufrufen beliebig oft erreicht werden.
-    // Kopiere jede Koordinate
+  * Es muss daher nun **kein** Trail-Ende mehr als "bereits gefunden" markiert werden.
+  * Ebenso benötigt man also die ''ArrayList<int[]>'' nun nicht mehr
+Achte bei den Aufrufen der rekursiven Methoden darauf, dass du überall die korrekten, neuen Methoden für Teil 2 aufrufst.
+++++ Lösungsvorschlag |
+<code java>
+public void partTwo() {
+    // Instanzvariablen (!) für Höhe und Breite der Karte
+    width = inputLines.get(0).length();
+    height = inputLines.size();
+    // Karte als int-Array
+    int[][] map = new int[width][height];
+    // Speichere den Input als int-Array
+    for (int y = 0; y < height; y++) {
+        String line = inputLines.get(y);
+        for (int x = 0; x < width; x++) {
+            map[x][y] = (int)(line.charAt(x)-'0');
+        }
+    }
+    int sumOfTrails = 0; // Zählt die Summe aller gefundenen Trails
+    // Finde jeden Startpunkt eines Trails
     for (int x = 0; x < width; x++) {
         for (int y = 0; y < height; y++) {
-            copy[x][y] = map[x][y];
+            if (map[x][y] == 0) {
+                sumOfTrails += trail2(map, 0, x, y); // Starte den rekursiven Aufruf - diesmal OHNE Kopie
+            }
         }
     }
-    return copy;
+    System.out.println(sumOfTrails);
+}
+private int trail2(int[][] map, int h, int x, int y) {
+    // Basisfall: Aktuelle Koordinate (x,y) liegt außerhalb der Map
+    if (x < 0 || x >= width || y < 0 || y >= height) {
+        return 0;
+    }
+    // Basisfall: Aktuelle Koordinate (x,y) hat nicht die erwartete Höhe/Wert
+    if (map[x][y] != h) {
+        return 0;
+    }
+    // (Erfolgreicher) Basisfall: Ein Ende des Trails wurde erreicht!
+    if (map[x][y] == 9) {
+        return 1; // return 1, damit dieses gefundene Trail-Ende gezählt wird.
+    }
+    // Zähle über alle 4 Richtungen von der aktuellen Koordinate die Summe aller gefundenen Trail-Enden
+    int sumOfTrails = 0;
+    sumOfTrails += trail2(map, h+1, x+1, y);
+    sumOfTrails += trail2(map, h+1, x-1, y);
+    sumOfTrails += trail2(map, h+1, x, y+1);
+    sumOfTrails += trail2(map, h+1, x, y-1);
+    return sumOfTrails;
 }
 </code>
 ++++