2019: Day 15 Part 1
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244
2019/day15/intcode.rb
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244
2019/day15/intcode.rb
Normal file
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@ -0,0 +1,244 @@
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# frozen_string_literal: true
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require 'forwardable'
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||||||
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module Intcode
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def self.read(filename)
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parse File.read(filename)
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end
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def self.parse(input)
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parsed = input
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.gsub(/^#.*$/, '')
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.gsub('\s', '')
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.split(',')
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.map(&:to_i)
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Program.new parsed
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|
end
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class Program
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||||||
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def initialize(mem)
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@initial_state = mem
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||||||
|
end
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||||||
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||||||
|
def as_memory
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||||||
|
Memory.new(@initial_state.clone)
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||||||
|
end
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||||||
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||||||
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def run(&user_input)
|
||||||
|
Computer.new(as_memory).run(&user_input)
|
||||||
|
end
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||||||
|
end
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||||||
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||||||
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class Memory
|
||||||
|
extend Forwardable
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||||||
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||||||
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def_delegator :@cells, :[]
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def_delegator :@cells, :[]=
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attr_accessor :relative_base
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def initialize(cells)
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@cells = cells
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||||||
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@relative_base = 0
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|
end
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||||||
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def to_s
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||||||
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batch_size = 10
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s = String.new
|
||||||
|
@cells.each_slice(batch_size).each_with_index do |batch, idx|
|
||||||
|
prefix = idx * batch_size
|
||||||
|
s << "#{prefix}: #{batch.join(' ')}\n"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
s
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def read(addr, mode)
|
||||||
|
# raise ArgumentError, "address out of range: #{addr}" if addr.negative? || addr >= @cells.length
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||||||
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return 0 if addr.negative? || addr >= @cells.length
|
||||||
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||||||
|
case mode
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||||||
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when INDIRECT_MODE
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||||||
|
read(@cells[addr], IMMEDIATE_MODE)
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||||||
|
when IMMEDIATE_MODE
|
||||||
|
@cells[addr]
|
||||||
|
when RELATIVE_MODE
|
||||||
|
read(@cells[addr] + relative_base, IMMEDIATE_MODE)
|
||||||
|
else
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||||||
|
raise ArgumentError, "unexpected mode: #{mode}"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def write(addr, mode, val)
|
||||||
|
raise ArgumentError, "address out of range: #{addr}" if addr.negative? || addr >= @cells.length
|
||||||
|
|
||||||
|
case mode
|
||||||
|
when INDIRECT_MODE
|
||||||
|
r = @cells[addr]
|
||||||
|
@cells[r] = val
|
||||||
|
when IMMEDIATE_MODE
|
||||||
|
raise ArgumentError, 'writes are not allowed in immediate mode'
|
||||||
|
@cells[addr]
|
||||||
|
when RELATIVE_MODE
|
||||||
|
r = @cells[addr] + relative_base
|
||||||
|
@cells[r] = val
|
||||||
|
else
|
||||||
|
raise ArgumentError, "unexpected mode: #{mode}"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
INDIRECT_MODE = 0
|
||||||
|
IMMEDIATE_MODE = 1
|
||||||
|
RELATIVE_MODE = 2
|
||||||
|
|
||||||
|
class Computer
|
||||||
|
def initialize(mem, &block)
|
||||||
|
@mem = mem
|
||||||
|
@ip = 0
|
||||||
|
@input_block = block
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def on_output(&block)
|
||||||
|
@output_block = block
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def run
|
||||||
|
loop do
|
||||||
|
return if tick == :done_executing
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def tick
|
||||||
|
opcode = operation(@mem[@ip])
|
||||||
|
case opcode
|
||||||
|
when 1
|
||||||
|
add!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 2
|
||||||
|
mul!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 3
|
||||||
|
input!(&@input_block)
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 4
|
||||||
|
output!(&@output_block)
|
||||||
|
when 5
|
||||||
|
branch_if_not_zero!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 6
|
||||||
|
branch_if_zero!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 7
|
||||||
|
less_than!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 8
|
||||||
|
equal!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 9
|
||||||
|
move_relative_base!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when 99
|
||||||
|
:done_executing
|
||||||
|
else
|
||||||
|
raise StandardError, "unexpected opcode: #{opcode}"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
private
|
||||||
|
|
||||||
|
def add!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
a = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
b = @mem.read(@ip + 2, mode[1])
|
||||||
|
@mem.write(@ip + 3, mode[2], a + b)
|
||||||
|
@ip += 4
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def mul!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
a = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
b = @mem.read(@ip + 2, mode[1])
|
||||||
|
@mem.write(@ip + 3, mode[2], a * b)
|
||||||
|
@ip += 4
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def input!(&user_input)
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
inp = input(&user_input)
|
||||||
|
@mem.write(@ip + 1, mode[0], inp)
|
||||||
|
@ip += 2
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def output!(&user_output)
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
output = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
user_output.call output if block_given?
|
||||||
|
@ip += 2
|
||||||
|
output
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def branch_if_not_zero!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
a = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
b = @mem.read(@ip + 2, mode[1])
|
||||||
|
@ip = a.zero? ? @ip + 3 : b
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def branch_if_zero!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
a = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
b = @mem.read(@ip + 2, mode[1])
|
||||||
|
@ip = a.zero? ? b : @ip + 3
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def less_than!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
a = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
b = @mem.read(@ip + 2, mode[1])
|
||||||
|
val = a < b ? 1 : 0
|
||||||
|
@mem.write(@ip + 3, mode[2], val)
|
||||||
|
@ip += 4
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def equal!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
a = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
b = @mem.read(@ip + 2, mode[1])
|
||||||
|
val = a == b ? 1 : 0
|
||||||
|
@mem.write(@ip + 3, mode[2], val)
|
||||||
|
@ip += 4
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def move_relative_base!
|
||||||
|
mode = modes(@mem[@ip])
|
||||||
|
delta = @mem.read(@ip + 1, mode[0])
|
||||||
|
@mem.relative_base += delta
|
||||||
|
@ip += 2
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def input
|
||||||
|
if block_given?
|
||||||
|
inp = yield
|
||||||
|
raise "Invalid input: #{inp.inspect}" unless inp.is_a?(Numeric)
|
||||||
|
|
||||||
|
return inp
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
print 'input> '
|
||||||
|
gets.to_i
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def operation(cell)
|
||||||
|
(cell % 100)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def modes(cell)
|
||||||
|
m = Hash.new(0)
|
||||||
|
(cell / 100).truncate.digits.each_with_index do |d, i|
|
||||||
|
m[i] = d
|
||||||
|
end
|
||||||
|
m
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
271
2019/day15/part1.rb
Normal file
271
2019/day15/part1.rb
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,271 @@
|
||||||
|
# frozen_string_literal: true
|
||||||
|
|
||||||
|
require 'set'
|
||||||
|
require_relative 'intcode'
|
||||||
|
|
||||||
|
Cell = Struct.new(:x, :y) do
|
||||||
|
def north
|
||||||
|
Cell.new(x, y - 1)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def south
|
||||||
|
Cell.new(x, y + 1)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def west
|
||||||
|
Cell.new(x - 1, y)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def east
|
||||||
|
Cell.new(x + 1, y)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def neighbors
|
||||||
|
[north, south, west, east]
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def direction_to(other)
|
||||||
|
dx = other.x - x
|
||||||
|
dy = other.y - y
|
||||||
|
|
||||||
|
if dy.negative?
|
||||||
|
:north
|
||||||
|
elsif dy.positive?
|
||||||
|
:south
|
||||||
|
elsif dx.negative?
|
||||||
|
:west
|
||||||
|
elsif dx.positive?
|
||||||
|
:east
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
class Map
|
||||||
|
def initialize
|
||||||
|
@grid = {}
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def set_content!(cell, content)
|
||||||
|
@grid[cell] = content
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def get(cell)
|
||||||
|
@grid[cell]
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def printable(droid_position)
|
||||||
|
tl, br = corners(droid_position)
|
||||||
|
|
||||||
|
s = String.new
|
||||||
|
(tl.y..br.y).each do |y|
|
||||||
|
(tl.x..br.x).each do |x|
|
||||||
|
cell = Cell.new(x, y)
|
||||||
|
s << if cell == droid_position
|
||||||
|
'D'
|
||||||
|
else
|
||||||
|
char(cell)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
s << "\n"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
s
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def goal
|
||||||
|
@grid.each_pair do |cell, content|
|
||||||
|
return cell if content == :oxygen
|
||||||
|
end
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
private
|
||||||
|
|
||||||
|
def corners(droid_position)
|
||||||
|
min_x = max_x = droid_position.x
|
||||||
|
min_y = max_y = droid_position.y
|
||||||
|
|
||||||
|
@grid.keys.each do |p|
|
||||||
|
min_x = [min_x, p.x].min
|
||||||
|
min_y = [min_y, p.y].min
|
||||||
|
max_x = [max_x, p.x].max
|
||||||
|
max_y = [max_y, p.y].max
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
upper_left = Cell.new(min_x, min_y)
|
||||||
|
lower_right = Cell.new(max_x, max_y)
|
||||||
|
[upper_left, lower_right]
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def char(cell)
|
||||||
|
content = get(cell)
|
||||||
|
case content
|
||||||
|
when :wall
|
||||||
|
'#'
|
||||||
|
when :open
|
||||||
|
'.'
|
||||||
|
when :oxygen
|
||||||
|
'G'
|
||||||
|
when nil
|
||||||
|
' '
|
||||||
|
else
|
||||||
|
raise StandardError, "unknown content: #{content}"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
class Droid
|
||||||
|
def initialize(program, map)
|
||||||
|
@computer = Intcode::Computer.new(program.as_memory) { on_input }
|
||||||
|
@map = map
|
||||||
|
|
||||||
|
@direction = nil
|
||||||
|
@position = Cell.new(0, 0)
|
||||||
|
@mode = :exploration
|
||||||
|
|
||||||
|
@map.set_content!(@position, :open)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
MOVEMENT_COMMANDS = { north: 1, south: 2, west: 3, east: 4 }.freeze
|
||||||
|
|
||||||
|
def on_input
|
||||||
|
MOVEMENT_COMMANDS.fetch(@direction)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def run
|
||||||
|
iterations = 0
|
||||||
|
loop do
|
||||||
|
result = step!
|
||||||
|
if (iterations % 100).zero?
|
||||||
|
print_state!
|
||||||
|
sleep 0.01
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
return result if result
|
||||||
|
|
||||||
|
iterations += 1
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
private
|
||||||
|
|
||||||
|
def step!
|
||||||
|
case @mode
|
||||||
|
when :exploration
|
||||||
|
step_exploration!
|
||||||
|
nil
|
||||||
|
when :pathfinding
|
||||||
|
step_pathfinding
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def step_pathfinding
|
||||||
|
search(Cell.new(0, 0), @map.goal)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def step_exploration!
|
||||||
|
if @path.nil? || @path.length.zero? || @position == @path[-1] || blocked?(@path)
|
||||||
|
target = closest_unexplored_cell
|
||||||
|
if target.nil?
|
||||||
|
# Nothing left to see!
|
||||||
|
@mode = :pathfinding
|
||||||
|
return
|
||||||
|
end
|
||||||
|
@path = replan(target)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
@direction = next_movement
|
||||||
|
status = next_output!
|
||||||
|
case status
|
||||||
|
when 0
|
||||||
|
set_content!(@direction, :wall)
|
||||||
|
# no movement
|
||||||
|
when 1
|
||||||
|
set_content!(@direction, :open)
|
||||||
|
move!(@direction)
|
||||||
|
when 2
|
||||||
|
set_content!(@direction, :oxygen)
|
||||||
|
move!(@direction)
|
||||||
|
else
|
||||||
|
raise StandardError, "unknown status: #{status}"
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def next_movement
|
||||||
|
@path.shift if @position == @path[0]
|
||||||
|
target = @path[0]
|
||||||
|
@position.direction_to(target)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def blocked?(path)
|
||||||
|
path.any? do |cell|
|
||||||
|
@map.get(cell) == :wall
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def closest_unexplored_cell
|
||||||
|
path = bfs(
|
||||||
|
@position,
|
||||||
|
->(cell) { cell.neighbors.reject { |c| @map.get(c) == :wall } },
|
||||||
|
->(cell) { @map.get(cell).nil? },
|
||||||
|
)
|
||||||
|
path.nil? ? nil : path[-1]
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def replan(goal)
|
||||||
|
search(@position, goal)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def search(start, goal)
|
||||||
|
bfs(
|
||||||
|
start,
|
||||||
|
->(cell) { cell.neighbors.reject { |c| @map.get(c) == :wall } },
|
||||||
|
->(cell) { cell == goal },
|
||||||
|
)
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def move!(direction)
|
||||||
|
@position = @position.send(direction)
|
||||||
|
@path.shift if @position == @path[0]
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
def next_output!
|
||||||
|
out = nil
|
||||||
|
out = @computer.tick until out
|
||||||
|
out
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end
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def set_content!(direction, content)
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neighbor = @position.send(direction)
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@map.set_content!(neighbor, content)
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end
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def print_state!
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system 'clear'
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puts @map.printable(@position)
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end
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end
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def bfs(start, get_neighbors, is_goal)
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queue = [[start]]
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visited = Set.new
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until queue.empty?
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path = queue.shift
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state = path[-1]
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next if visited.include? state
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visited << state
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return path if is_goal.call(state)
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children = get_neighbors.call(state).reject { |cell| visited.include? cell }
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children.each do |child|
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queue << path + [child]
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end
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end
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nil
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end
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program = Intcode.read(File.join(__dir__, 'input'))
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map = Map.new
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droid = Droid.new(program, map)
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path = droid.run
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puts path.length - 1
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