353. Design Snake Game

leetcode medium

#array#csharp#design#hash-table#leetcode#medium#queue#string

Task

Разработайте игру "Змейка", которая играется на устройстве с экраном размером height x width. Поиграйте в игру онлайн, если вы не знакомы с ней.

Змейка изначально находится в верхнем левом углу (0, 0) с длиной в 1 единицу.

Вам дан массив food, где food[i] = (ri, ci) представляет собой строку и столбец позиции пищи, которую змейка может съесть. Когда змейка съедает кусочек пищи, ее длина и очки игры увеличиваются на 1.

Каждый кусочек пищи появляется по очереди на экране, то есть второй кусочек пищи не появится, пока змейка не съест первый кусочек пищи.

Когда кусочек пищи появляется на экране, гарантируется, что он не появится на блоке, занятом змейкой.

Игра заканчивается, если змейка выходит за пределы экрана (врезается в стену) или если ее голова занимает пространство, которое занимает ее тело после движения (например, змейка длиной 4 не может врезаться в себя).

Реализуйте класс SnakeGame:

SnakeGame(int width, int height, int[][] food) Инициализирует объект с экраном размером height x width и позициями пищи.

int move(String direction) Возвращает счет игры после применения одного движения змейки в направлении. Если игра окончена, верните -1.

Пример:

Input

["SnakeGame", "move", "move", "move", "move", "move", "move"]

[[3, 2, [[1, 2], [0, 1]]], ["R"], ["D"], ["R"], ["U"], ["L"], ["U"]]

Output

[null, 0, 0, 1, 1, 2, -1]

C# solution

matched/original

using System;
using System.Collections.Generic;
public class SnakeGame {
    private int width;
    private int height;
    private int[][] food;
    private int score;
    private LinkedList<int[]> snake;
    private HashSet<string> snakeSet;
    private int foodIndex;
    public SnakeGame(int width, int height, int[][] food) {
        this.width = width;
        this.height = height;
        this.food = food;
        this.score = 0;
        this.snake = new LinkedList<int[]>();
        this.snake.AddFirst(new int[] { 0, 0 });
        this.snakeSet = new HashSet<string>();
        this.snakeSet.Add("0,0");
        this.foodIndex = 0;
    }
    public int Move(string direction) {
        int[] head = snake.First.Value;
        int[] newHead = (int[])head.Clone();
        
        switch (direction) {
            case "U":
                newHead[0]--;
                break;
            case "D":
                newHead[0]++;
                break;
            case "L":
                newHead[1]--;
                break;
            case "R":
                newHead[1]++;
                break;
        }
        if (newHead[0] < 0 || newHead[0] >= height || newHead[1] < 0 || newHead[1] >= width) {
            return -1;
        }
        string newHeadStr = $"{newHead[0]},{newHead[1]}";
        if (snakeSet.Contains(newHeadStr) && !newHeadStr.Equals($"{snake.Last.Value[0]},{snake.Last.Value[1]}")) {
            return -1;
        }
        if (foodIndex < food.Length && newHead[0] == food[foodIndex][0] && newHead[1] == food[foodIndex][1]) {
            foodIndex++;
        } else {
            int[] tail = snake.Last.Value;
            snake.RemoveLast();
            snakeSet.Remove($"{tail[0]},{tail[1]}");
        }
        snake.AddFirst(newHead);
        snakeSet.Add(newHeadStr);
        return snake.Count - 1;
    }
}

C++ solution

auto-draft, review before submit

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// Auto-generated C++ draft from the C# solution. Review containers, LINQ and helper types before submit.
public class SnakeGame {
    private int width;
    private int height;
    private int[][] food;
    private int score;
    private LinkedList<int[]> snake;
    private HashSet<string> snakeSet;
    private int foodIndex;
    public SnakeGame(int width, int height, int[][] food) {
        this.width = width;
        this.height = height;
        this.food = food;
        this.score = 0;
        this.snake = new LinkedList<int[]>();
        this.snake.AddFirst(new int[] { 0, 0 });
        this.snakeSet = new HashSet<string>();
        this.snakeSet.push_back("0,0");
        this.foodIndex = 0;
    }
    public int Move(string direction) {
        vector<int>& head = snake.First.Value;
        vector<int>& newHead = (int[])head.Clone();
        
        switch (direction) {
            case "U":
                newHead[0]--;
                break;
            case "D":
                newHead[0]++;
                break;
            case "L":
                newHead[1]--;
                break;
            case "R":
                newHead[1]++;
                break;
        }
        if (newHead[0] < 0 || newHead[0] >= height || newHead[1] < 0 || newHead[1] >= width) {
            return -1;
        }
        string newHeadStr = $"{newHead[0]},{newHead[1]}";
        if (snakeSet.Contains(newHeadStr) && !newHeadStr.Equals($"{snake.Last.Value[0]},{snake.Last.Value[1]}")) {
            return -1;
        }
        if (foodIndex < food.size() && newHead[0] == food[foodIndex][0] && newHead[1] == food[foodIndex][1]) {
            foodIndex++;
        } else {
            vector<int>& tail = snake.Last.Value;
            snake.RemoveLast();
            snakeSet.Remove($"{tail[0]},{tail[1]}");
        }
        snake.AddFirst(newHead);
        snakeSet.push_back(newHeadStr);
        return snake.size() - 1;
    }
}

Java solution

matched/original

class SnakeGame {

    HashMap<Pair<Integer, Integer>, Boolean> snakeMap;
    Deque<Pair<Integer, Integer>> snake;
    int[][] food;
    int foodIndex;
    int width;
    int height;

    public SnakeGame(int width, int height, int[][] food) {
        this.width = width;
        this.height = height;
        this.food = food;
        this.snakeMap = new HashMap<Pair<Integer, Integer>, Boolean>();
        this.snakeMap.put(new Pair<Integer, Integer>(0,0), true); // intially at [0][0]
        this.snake = new LinkedList<Pair<Integer, Integer>>();
        this.snake.offerLast(new Pair<Integer, Integer>(0,0));
    }
    
    public int move(String direction) {

        Pair<Integer, Integer> snakeCell = this.snake.peekFirst();
        int newHeadRow = snakeCell.getKey();
        int newHeadColumn = snakeCell.getValue();

        switch (direction) {
            case "U":
                newHeadRow--;
                break;
            case "D":
                newHeadRow++;
                break;
            case "L":
                newHeadColumn--;
                break;
            case "R":
                newHeadColumn++;
                break;
        }

        Pair<Integer, Integer> newHead = new Pair<Integer, Integer>(newHeadRow, newHeadColumn);
        Pair<Integer, Integer> currentTail = this.snake.peekLast();
        
        boolean crossesBoundary1 = newHeadRow < 0 || newHeadRow >= this.height;
        boolean crossesBoundary2 = newHeadColumn < 0 || newHeadColumn >= this.width;
        
        boolean bitesItself = this.snakeMap.containsKey(newHead) && !(newHead.getKey() == currentTail.getKey() && newHead.getValue() == currentTail.getValue());
        
        if (crossesBoundary1 || crossesBoundary2 || bitesItself) {
            return -1;
        }

        if ((this.foodIndex < this.food.length)
                && (this.food[this.foodIndex][0] == newHeadRow)
                && (this.food[this.foodIndex][1] == newHeadColumn)) {
            this.foodIndex++;
        } else {
            this.snake.pollLast();
            this.snakeMap.remove(currentTail);
        }
        
        this.snake.addFirst(newHead);
        
        this.snakeMap.put(newHead, true);

        return this.snake.size() - 1;
    }
}

JavaScript solution

matched/original

class SnakeGame {
    constructor(width, height, food) {
        this.width = width;
        this.height = height;
        this.food = food;
        this.score = 0;
        this.snake = [[0, 0]];
        this.snakeSet = new Set(["0,0"]);
        this.foodIndex = 0;
    }

    move(direction) {
        let head = this.snake[0].slice();
        switch (direction) {
            case "U":
                head[0]--;
                break;
            case "D":
                head[0]++;
                break;
            case "L":
                head[1]--;
                break;
            case "R":
                head[1]++;
                break;
        }

        if (head[0] < 0 || head[0] >= this.height || head[1] < 0 || head[1] >= this.width) {
            return -1;
        }

        let newHeadStr = head.toString();
        if (this.snakeSet.has(newHeadStr) && newHeadStr !== this.snake[this.snake.length - 1].toString()) {
            return -1;
        }

        if (this.foodIndex < this.food.length && head[0] === this.food[this.foodIndex][0] && head[1] === this.food[this.foodIndex][1]) {
            this.foodIndex++;
        } else {
            let tail = this.snake.pop();
            this.snakeSet.delete(tail.toString());
        }

        this.snake.unshift(head);
        this.snakeSet.add(newHeadStr);

        return this.snake.length - 1;
    }
}

Python solution

matched/original

class SnakeGame:
    def __init__(self, width, height, food):
        self.width = width
        self.height = height
        self.food = food
        self.score = 0
        self.snake = [(0, 0)]
        self.snake_set = set([(0, 0)])
        self.food_index = 0

    def move(self, direction):
        head = self.snake[0]
        new_head = list(head)

        if direction == "U":
            new_head[0] -= 1
        elif direction == "D":
            new_head[0] += 1
        elif direction == "L":
            new_head[1] -= 1
        elif direction == "R":
            new_head[1] += 1

        new_head = tuple(new_head)

        if new_head[0] < 0 or new_head[0] >= self.height or new_head[1] < 0 or new_head[1] >= self.width:
            return -1

        if new_head in self.snake_set and new_head != self.snake[-1]:
            return -1

        if self.food_index < len(self.food) and new_head == tuple(self.food[self.food_index]):
            self.food_index += 1
        else:
            tail = self.snake.pop()
            self.snake_set.remove(tail)

        self.snake.insert(0, new_head)
        self.snake_set.add(new_head)

        return len(self.snake) - 1

Go solution

matched/original

package main

type SnakeGame struct {
    width, height, score, foodIndex int
    food                            [][]int
    snake                           []pair
    snakeSet                        map[pair]bool
}

type pair struct {
    x, y int
}

func Constructor(width int, height int, food [][]int) SnakeGame {
    return SnakeGame{
        width:    width,
        height:   height,
        food:     food,
        score:    0,
        foodIndex: 0,
        snake:    []pair{{0, 0}},
        snakeSet: map[pair]bool{{0, 0}: true},
    }
}

func (this *SnakeGame) Move(direction string) int {
    head := this.snake[0]
    newHead := head

    switch direction {
    case "U":
        newHead.x--
    case "D":
        newHead.x++
    case "L":
        newHead.y--
    case "R":
        newHead.y++
    }

    if newHead.x < 0 || newHead.x >= this.height || newHead.y < 0 || newHead.y >= this.width {
        return -1
    }

    if this.snakeSet[newHead] && (newHead != this.snake[len(this.snake)-1]) {
        return -1
    }

    if this.foodIndex < len(this.food) && newHead.x == this.food[this.foodIndex][0] && newHead.y == this.food[this.foodIndex][1] {
        this.foodIndex++
    } else {
        tail := this.snake[len(this.snake)-1]
        this.snake = this.snake[:len(this.snake)-1]
        delete(this.snakeSet, tail)
    }

    this.snake = append([]pair{newHead}, this.snake...)
    this.snakeSet[newHead] = true

    return len(this.snake) - 1
}

Explanation

Algorithm

Инициализируйте объекты игры, такие как экран, еда, положение змейки и счетчик, в конструкторе.

Реализуйте функцию для вычисления нового положения головы змейки на основе направления движения.

Обновите положение змейки и проверьте условия завершения игры. Верните текущий счет или -1, если игра закончена.

😎