]> git.scottworley.com Git - planeteer/blobdiff - planeteer.go
FillStateTable()
[planeteer] / planeteer.go
index bc47c3d0320aeecde0d612f3f331ef5fa46353b6..456e6b3cade3a64522a14b1cdd287c50b52b0633 100644 (file)
 package main
 
 import "flag"
+import "fmt"
 import "json"
 import "os"
-import "fmt"
+import "strings"
+
+var start = flag.String("start", "",
+       "The planet to start at")
+
+var end = flag.String("end", "",
+       "A comma-separated list of acceptable ending planets.")
 
-var datafile = flag.String("planet_data_file", "planet-data",
+var planet_data_file = flag.String("planet_data_file", "planet-data",
        "The file to read planet data from")
 
+var fuel = flag.Int("fuel", 16, "Reactor units")
+
+var hold = flag.Int("hold", 300, "Size of your cargo hold")
+
+var start_edens = flag.Int("start_edens", 0,
+       "How many Eden Warp Units are you starting with?")
+
+var end_edens = flag.Int("end_edens", 0,
+       "How many Eden Warp Units would you like to keep (not use)?")
+
+var cloak = flag.Bool("cloak", false,
+       "Make sure to end with a Device of Cloaking")
+
+var drones = flag.Int("drones", 0, "Buy this many Fighter Drones")
+
+var batteries = flag.Int("batteries", 0, "Buy this many Shield Batterys")
+
+var visit_string = flag.String("visit", "",
+       "A comma-separated list of planets to make sure to visit")
+
+func visit() []string {
+       return strings.Split(*visit_string, ",")
+}
+
 type Commodity struct {
        BasePrice int
        CanSell   bool
        Limit     int
 }
 type Planet struct {
-       Name     string
        BeaconOn bool
        /* Use relative prices rather than absolute prices because you
           can get relative prices without traveling to each planet. */
-       RelativePrices map [string] int
+       RelativePrices map[string]int
 }
 type planet_data struct {
-       Commodities map [string] Commodity
-       Planets []Planet
+       Commodities map[string]Commodity
+       Planets     map[string]Planet
+       p2i, c2i    map[string]int // Generated; not read from file
+       i2p, i2c    []string       // Generated; not read from file
 }
 
 func ReadData() (data planet_data) {
-       f, err := os.Open(*datafile)
+       f, err := os.Open(*planet_data_file)
        if err != nil {
                panic(err)
        }
@@ -55,12 +87,207 @@ func ReadData() (data planet_data) {
        return
 }
 
+/* This program operates by filling in a state table representing the best
+ * possible trips you could make; the ones that makes you the most money.
+ * This is feasible because we don't look at all the possible trips.
+ * We define a list of things that are germane to this game and then only
+ * consider the best outcome in each possible game state.
+ *
+ * Each cell in the table represents a state in the game.  In each cell,
+ * we track two things: 1. the most money you could possibly have while in
+ * that state and 2. one possible way to get into that state with that
+ * amount of money.
+ *
+ * A basic analysis can be done with a two-dimensional table: location and
+ * fuel.  planeteer-1.0 used this two-dimensional table.  This version
+ * adds features mostly by adding dimensions to this table.
+ *
+ * Note that the sizes of each dimension are data driven.  Many dimensions
+ * collapse to one possible value (ie, disappear) if the corresponding
+ * feature is not enabled.
+ *
+ * The order of the dimensions in the list of constants below determines
+ * their layout in RAM.  The cargo-based 'dimensions' are not completely
+ * independent -- some combinations are illegal and not used.  They are
+ * handled as three dimensions rather than one for simplicity.  Placing
+ * these dimensions first causes the unused cells in the table to be
+ * grouped together in large blocks.  This keeps them from polluting
+ * cache lines, and if they are large enough, prevent the memory manager
+ * from allocating pages for these areas at all.
+ */
+
+// The official list of dimensions:
+const (
+       // Name                Num  Size  Description
+       Edens        = iota //   1     3  # of Eden warp units (0 - 2 typically)
+       Cloaks              //   2     2  # of Devices of Cloaking (0 or 1)
+       UnusedCargo         //   3     4  # of unused cargo spaces (0 - 3 typically)
+       Fuel                //   4    17  Reactor power left (0 - 16)
+       Location            //   5    26  Location (which planet)
+       Hold                //   6    15  Cargo bay contents (a *Commodity or nil)
+       NeedFighters        //   7     2  Errand: Buy fighter drones (needed or not)
+       NeedShields         //   8     2  Errand: Buy shield batteries (needed or not)
+       Visit               //   9  2**N  Visit: Stop by these N planets in the route
+
+       NumDimensions
+)
+
+func bint(b bool) int {
+       if b {
+               return 1
+       }
+       return 0
+}
+
+func DimensionSizes(data planet_data) []int {
+       eden_capacity := data.Commodities["Eden Warp Units"].Limit
+       cloak_capacity := bint(*cloak)
+       dims := make([]int, NumDimensions)
+       dims[Edens] = eden_capacity + 1
+       dims[Cloaks] = cloak_capacity + 1
+       dims[UnusedCargo] = eden_capacity + cloak_capacity + 1
+       dims[Fuel] = *fuel + 1
+       dims[Location] = len(data.Planets)
+       dims[Hold] = len(data.Commodities)
+       dims[NeedFighters] = bint(*drones > 0) + 1
+       dims[NeedShields] = bint(*batteries > 0) + 1
+       dims[Visit] = 1 << uint(len(visit()))
+
+       // Remind myself to add a line above when adding new dimensions
+       for i, dim := range dims {
+               if dim < 1 {
+                       panic(i)
+               }
+       }
+       return dims
+}
+
+func StateTableSize(dims []int) int {
+       sum := 0
+       for _, size := range dims {
+               sum += size
+       }
+       return sum
+}
+
+type State struct {
+       funds, from int
+}
+
+func EncodeIndex(dims, addr []int) int {
+       index := addr[0]
+       for i := 1; i < len(dims); i++ {
+               index = index*dims[i] + addr[i]
+       }
+       return index
+}
+
+func DecodeIndex(dims []int, index int) []int {
+       addr := make([]int, len(dims))
+       for i := len(dims) - 1; i > 0; i-- {
+               addr[i] = index % dims[i]
+               index /= dims[i]
+       }
+       addr[0] = index
+       return addr
+}
+
+func FillStateCell(data planet_data, dims []int, table []State, addr []int) {
+}
+
+func FillStateTable2(data planet_data, dims []int, table []State,
+fuel_remaining, edens_remaining int, planet string, barrier chan<- bool) {
+       /* The dimension nesting order up to this point is important.
+        * Beyond this point, it's not important.
+        *
+        * It is very important when iterating through the Hold dimension
+        * to visit the null commodity (empty hold) first.  Visiting the
+        * null commodity represents selling.  Visiting it first gets the
+        * action order correct: arrive, sell, buy, leave.  Visiting the
+        * null commodity after another commodity would evaluate the action
+        * sequence: arrive, buy, sell, leave.  This is a useless action
+        * sequence.  Because we visit the null commodity first, we do not
+        * consider these action sequences.
+        */
+       eden_capacity := data.Commodities["Eden Warp Units"].Limit
+       addr := make([]int, len(dims))
+       addr[Edens] = edens_remaining
+       addr[Fuel] = fuel_remaining
+       addr[Location] = data.p2i[planet]
+       for addr[Hold] = 0; addr[Hold] < dims[Hold]; addr[Hold]++ {
+               for addr[Cloaks] = 0; addr[Cloaks] < dims[Cloaks]; addr[Cloaks]++ {
+                       for addr[UnusedCargo] = 0;
+                           addr[UnusedCargo] < dims[UnusedCargo];
+                           addr[UnusedCargo]++ {
+                               if addr[Edens] + addr[Cloaks] + addr[UnusedCargo] <=
+                                  eden_capacity + 1 {
+                                       for addr[NeedFighters] = 0;
+                                           addr[NeedFighters] < dims[NeedFighters];
+                                           addr[NeedFighters]++ {
+                                               for addr[NeedShields] = 0;
+                                                   addr[NeedShields] < dims[NeedShields];
+                                                   addr[NeedShields]++ {
+                                                       for addr[Visit] = 0;
+                                                           addr[Visit] < dims[Visit];
+                                                           addr[Visit]++ {
+                                                               FillStateCell(data, dims, table, addr)
+                                                       }
+                                               }
+                                       }
+                               }
+                       }
+               }
+       }
+       barrier <- true
+}
+
+/* Filling the state table is a set of nested for loops NumDimensions deep.
+ * We split this into two procedures: 1 and 2.  #1 is the outer, slowest-
+ * changing indexes.  #1 fires off many calls to #2 that run in parallel.
+ * The order of the nesting of the dimensions, the order of iteration within
+ * each dimension, and where the 1 / 2 split is placed are carefully chosen 
+ * to make this arrangement safe.
+ *
+ * Outermost two layers: Go from high-energy states (lots of fuel, edens) to
+ * low-energy state.  These must be processed sequentially and in this order
+ * because you travel through high-energy states to get to the low-energy
+ * states.
+ *
+ * Third layer: Planet.  This is a good layer to parallelize on.  There's
+ * high enough cardinality that we don't have to mess with parallelizing
+ * multiple layers for good utilization (on 2011 machines).  Each thread
+ * works on one planet's states and need not synchronize with peer threads.
+ */
+func FillStateTable1(data planet_data, dims []int) []State {
+       table := make([]State, StateTableSize(dims))
+       barrier := make(chan bool, len(data.Planets))
+       eden_capacity := data.Commodities["Eden Warp Units"].Limit
+       work_units := (float64(*fuel) + 1) * (float64(eden_capacity) + 1)
+       work_done := 0.0
+       for fuel_remaining := *fuel; fuel_remaining >= 0; fuel_remaining-- {
+               for edens_remaining := eden_capacity;
+                   edens_remaining >= 0;
+                   edens_remaining-- {
+                       for planet := range data.Planets {
+                               go FillStateTable2(data, dims, table, fuel_remaining,
+                                       edens_remaining, planet, barrier)
+                       }
+                       for _ = range data.Planets {
+                               <-barrier
+                       }
+                       work_done++
+                       fmt.Printf("\r%3.0f%%", 100 * work_done / work_units)
+               }
+       }
+       return table
+}
+
 /* What is the value of hauling 'commodity' from 'from' to 'to'?
  * Take into account the available funds and the available cargo space. */
 func TradeValue(data planet_data,
-                from, to *Planet,
-                commodity string,
-                initial_funds, max_quantity int) int {
+from, to Planet,
+commodity string,
+initial_funds, max_quantity int) int {
        if !data.Commodities[commodity].CanSell {
                return 0
        }
@@ -87,24 +314,25 @@ func TradeValue(data planet_data,
 }
 
 func FindBestTrades(data planet_data) [][]string {
+       // TODO: We can't cache this because this can change based on available funds.
        best := make([][]string, len(data.Planets))
-       for from_index, from_planet := range data.Planets {
-               best[from_index] = make([]string, len(data.Planets))
-               for to_index, to_planet := range data.Planets {
+       for from := range data.Planets {
+               best[data.p2i[from]] = make([]string, len(data.Planets))
+               for to := range data.Planets {
                        best_gain := 0
-                       price_list := from_planet.RelativePrices
-                       if len(to_planet.RelativePrices) < len(from_planet.RelativePrices) {
-                               price_list = to_planet.RelativePrices
+                       price_list := data.Planets[from].RelativePrices
+                       if len(data.Planets[to].RelativePrices) < len(data.Planets[from].RelativePrices) {
+                               price_list = data.Planets[to].RelativePrices
                        }
                        for commodity := range price_list {
                                gain := TradeValue(data,
-                                                  &from_planet,
-                                                  &to_planet,
-                                                  commodity,
-                                                  10000000,
-                                                  1)
+                                       data.Planets[from],
+                                       data.Planets[to],
+                                       commodity,
+                                       10000000,
+                                       1)
                                if gain > best_gain {
-                                       best[from_index][to_index] = commodity
+                                       best[data.p2i[from]][data.p2i[to]] = commodity
                                        gain = best_gain
                                }
                        }
@@ -113,17 +341,47 @@ func FindBestTrades(data planet_data) [][]string {
        return best
 }
 
+// (Example of a use case for generics in Go)
+func IndexPlanets(m *map[string]Planet, start_at int) (map[string]int, []string) {
+       e2i := make(map[string]int, len(*m) + start_at)
+       i2e := make([]string, len(*m) + start_at)
+       i := start_at
+       for e := range *m {
+               e2i[e] = i
+               i2e[i] = e
+               i++
+       }
+       return e2i, i2e
+}
+func IndexCommodities(m *map[string]Commodity, start_at int) (map[string]int, []string) {
+       e2i := make(map[string]int, len(*m) + start_at)
+       i2e := make([]string, len(*m) + start_at)
+       i := start_at
+       for e := range *m {
+               e2i[e] = i
+               i2e[i] = e
+               i++
+       }
+       return e2i, i2e
+}
+
 func main() {
        flag.Parse()
        data := ReadData()
+       data.p2i, data.i2p = IndexPlanets(&data.Planets, 0)
+       data.c2i, data.i2c = IndexCommodities(&data.Commodities, 1)
+       dims := DimensionSizes(data)
+       table := FillStateTable1(data, dims)
+       table[0] = State{1, 1}
        best_trades := FindBestTrades(data)
-       for from_index, from_planet := range data.Planets {
-               for to_index, to_planet := range data.Planets {
+
+       for from := range data.Planets {
+               for to := range data.Planets {
                        best_trade := "(nothing)"
-                       if best_trades[from_index][to_index] != "" {
-                               best_trade = best_trades[from_index][to_index]
+                       if best_trades[data.p2i[from]][data.p2i[to]] != "" {
+                               best_trade = best_trades[data.p2i[from]][data.p2i[to]]
                        }
-                       fmt.Printf("%s to %s: %s\n", from_planet.Name, to_planet.Name, best_trade)
+                       fmt.Printf("%s to %s: %s\n", from, to, best_trade)
                }
        }
 }