2023 day16/rust: parallelize

2021/day16/rust/src/main.rs

@@ -7,7 +7,9 @@ use std::{
 
 use nom::{
     bits::complete as bits,
-    multi::{many0, many_m_n}, error::ParseError, Offset,
+    error::ParseError,
+    multi::{many0, many_m_n},
+    Offset,
 };
 use nom::{combinator::map, sequence::pair};
 use parsers::fold_till;
@@ -68,7 +70,9 @@ impl PacketType {
         }
     }
 
-    fn parse_sub_packets<'a, E: ParseError<Input<'a>>>(i: Input<'a>) -> IResult<'a, Vec<Packet>, E> {
+    fn parse_sub_packets<'a, E: ParseError<Input<'a>>>(
+        i: Input<'a>,
+    ) -> IResult<'a, Vec<Packet>, E> {
         enum LengthType {
             Bits(usize),
             Packets(usize),
@@ -102,10 +106,7 @@ impl PacketType {
                 assert_eq!(i.0.offset(subpackets_end.0), i.0.offset(new_input.0));
                 assert_eq!(subpackets_end.1, new_input.1);
 
-                Ok((
-                    new_input,
-                    subpackets,
-                ))
+                Ok((new_input, subpackets))
             }
         }
     }
@@ -199,7 +200,9 @@ fn main() {
         .flatten()
         .collect();
 
-    let packet = Packet::parse::<nom::error::Error<_>>((&bytes, 0)).unwrap().1;
+    let packet = Packet::parse::<nom::error::Error<_>>((&bytes, 0))
+        .unwrap()
+        .1;
     println!("{}", packet.version_sum());
     println!("{}", packet.typ.evaluate());
 }

2021/day8/rust/src/v3.rs

@@ -52,7 +52,7 @@ pub fn unscramble(line: &str) -> LineResult {
             }
             Some(c @ b'a'..=b'g') => {
                 freq += counts[c as usize - b'a' as usize];
-            },
+            }
             Some(_) => {}
         }
     }

2022/day15/rust/src/main.rs

@@ -11,7 +11,7 @@ struct Sensor {
 }
 
 impl Sensor {
-    fn beacon_distance(self) -> usize {
+    fn beacon_distance(self) -> u32 {
         self.closest_beacon.manhattan_dist(self.position)
     }
 }

2022/day5/rust/src/main.rs

@@ -30,7 +30,11 @@ fn main() {
                 .strip_prefix(b"[")
                 .and_then(|crate_| crate_.strip_suffix(b"]"))
             else {
-                panic!("invalid crate {:?} {}", crate_, std::str::from_utf8(crate_).unwrap());
+                panic!(
+                    "invalid crate {:?} {}",
+                    crate_,
+                    std::str::from_utf8(crate_).unwrap()
+                );
             };
 
             Some(*crate_ as char)

2023/data/day16.expected

@@ -0,0 +1,2 @@
+6883
+7228

2023/data/day16.input

@@ -0,0 +1,110 @@
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2023/day16/rust/Cargo.toml

@@ -0,0 +1,11 @@
+[package]
+name = "rust_2023_16"
+version = "0.1.0"
+edition = "2021"
+
+# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
+
+[dependencies]
+aoc = { path = "../../../common/rust" }
+enum-map = "2.7.3"
+rayon = "1.8.0"

2023/day16/rust/src/main.rs

@@ -0,0 +1,181 @@
+#![warn(clippy::pedantic)]
+
+use std::{collections::HashMap, io::stdin};
+
+use aoc::vec2::{Direction, Vec2};
+use enum_map::EnumMap;
+use rayon::prelude::{IntoParallelIterator, ParallelIterator};
+
+#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
+enum Device {
+    MirrorTopLeft,
+    MirrorTopRight,
+    SplitterHorizontal,
+    SplitterVertical,
+}
+
+impl Device {
+    pub fn get_outputs(self, input_direction: Direction) -> DeviceOutput {
+        use DeviceOutput::{One, Two};
+
+        match (self, input_direction) {
+            (Device::MirrorTopLeft, Direction::Up) | (Device::MirrorTopRight, Direction::Down) => {
+                One(Direction::Right)
+            }
+
+            (Device::MirrorTopLeft, Direction::Down) | (Device::MirrorTopRight, Direction::Up) => {
+                One(Direction::Left)
+            }
+            (Device::MirrorTopLeft, Direction::Left)
+            | (Device::MirrorTopRight, Direction::Right) => One(Direction::Down),
+            (Device::MirrorTopLeft, Direction::Right)
+            | (Device::MirrorTopRight, Direction::Left) => One(Direction::Up),
+
+            (Device::SplitterHorizontal, Direction::Up | Direction::Down) => {
+                Two(Direction::Left, Direction::Right)
+            }
+            (Device::SplitterVertical, Direction::Left | Direction::Right) => {
+                Two(Direction::Up, Direction::Down)
+            }
+
+            (Device::SplitterHorizontal, Direction::Left | Direction::Right)
+            | (Device::SplitterVertical, Direction::Up | Direction::Down) => One(input_direction),
+        }
+    }
+
+    pub fn parse(c: char) -> Option<Self> {
+        match c {
+            '/' => Some(Device::MirrorTopLeft),
+            '\\' => Some(Device::MirrorTopRight),
+            '-' => Some(Device::SplitterHorizontal),
+            '|' => Some(Device::SplitterVertical),
+            '.' => None,
+            _ => unreachable!(),
+        }
+    }
+}
+
+#[derive(Debug, Clone, Copy)]
+enum DeviceOutput {
+    One(Direction),
+    Two(Direction, Direction),
+}
+
+#[derive(Debug, Clone, Copy)]
+struct Field {
+    device: Option<Device>,
+    seen_beams: EnumMap<Direction, bool>,
+}
+
+#[derive(Debug, Clone, Copy)]
+struct PathPosition {
+    pos: Vec2,
+    direction: Direction,
+}
+
+impl PathPosition {
+    pub fn advance_to(self, direction: Direction) -> Self {
+        Self {
+            pos: self.pos + Vec2::from(direction),
+            direction,
+        }
+    }
+}
+
+fn follow_path(start: PathPosition, fields: &mut HashMap<Vec2, Field>) {
+    let mut pos = start;
+
+    loop {
+        let Some(field) = fields.get_mut(&pos.pos) else {
+            return;
+        };
+        let seen = &mut field.seen_beams[pos.direction];
+
+        if *seen {
+            return;
+        }
+
+        *seen = true;
+
+        let outputs = match field.device {
+            Some(d) => d.get_outputs(pos.direction),
+            None => DeviceOutput::One(pos.direction),
+        };
+
+        match outputs {
+            DeviceOutput::One(d) => {
+                pos = pos.advance_to(d);
+            }
+            DeviceOutput::Two(d1, d2) => {
+                follow_path(pos.advance_to(d1), fields);
+                pos = pos.advance_to(d2);
+            }
+        }
+    }
+}
+
+fn energize_fields(start: PathPosition, mut fields: HashMap<Vec2, Field>) -> usize {
+    follow_path(start, &mut fields);
+
+    fields
+        .values()
+        .filter(|field| field.seen_beams.into_iter().any(|(_dir, seen)| seen))
+        .count()
+}
+
+fn main() {
+    let lines: Vec<_> = stdin().lines().map(Result::unwrap).collect();
+    let max_y = i32::try_from(lines.len()).unwrap() - 1;
+    let max_x = i32::try_from(lines[0].len()).unwrap() - 1;
+
+    let fields: HashMap<_, _> = lines
+        .iter()
+        .enumerate()
+        .flat_map(|(row, l)| {
+            l.chars().enumerate().map(move |(col, c)| {
+                let pos = Vec2::new(col.try_into().unwrap(), max_y - i32::try_from(row).unwrap());
+                let device = Device::parse(c);
+                (
+                    pos,
+                    Field {
+                        device,
+                        seen_beams: EnumMap::default(),
+                    },
+                )
+            })
+        })
+        .collect();
+
+    println!(
+        "{}",
+        energize_fields(
+            PathPosition {
+                pos: Vec2::new(0, max_y),
+                direction: Direction::Right,
+            },
+            fields.clone()
+        ),
+    );
+
+    let hor_starts = (0..=max_x).flat_map(|x| {
+        [
+            (Vec2::new(x, 0), Direction::Up),
+            (Vec2::new(x, max_y), Direction::Down),
+        ]
+    });
+    let ver_starts = (0..=max_y).flat_map(|y| {
+        [
+            (Vec2::new(0, y), Direction::Right),
+            (Vec2::new(max_x - 1, y), Direction::Left),
+        ]
+    });
+    let starts: Vec<_> = hor_starts.chain(ver_starts).collect();
+
+    let max_energized = starts
+        .into_par_iter()
+        .map(|(pos, direction)| energize_fields(PathPosition { pos, direction }, fields.clone()))
+        .max()
+        .unwrap();
+
+    println!("{max_energized}");
+}

Cargo.lock

@@ -15,6 +15,7 @@ dependencies = [
 name = "aoc"
 version = "0.1.0"
 dependencies = [
+ "enum-map",
  "num-traits",
  "strum 0.24.1",
  "thiserror",
@@ -702,6 +703,15 @@ dependencies = [
  "aoc",
 ]
 
+[[package]]
+name = "rust_2023_16"
+version = "0.1.0"
+dependencies = [
+ "aoc",
+ "enum-map",
+ "rayon",
+]
+
 [[package]]
 name = "rustversion"
 version = "1.0.14"

Cargo.toml

@@ -37,4 +37,5 @@ members = [
 	"2023/day9/rust",
 	"2023/day11/rust",
 	"2023/day15/rust",
+	"2023/day16/rust",
 ]

common/rust/Cargo.toml

@@ -6,6 +6,7 @@ edition = "2021"
 # See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
 
 [dependencies]
+enum-map = "2.7.3"
 num-traits = "0.2.15"
 strum = { version = "0.24.1", features = ["derive"] }
 thiserror = "1.0.38"

common/rust/src/lib.rs

@@ -1,9 +1,9 @@
 #![warn(clippy::pedantic)]
 
+pub mod grid;
 mod section_range;
 pub mod vec2;
 pub mod vecn;
-pub mod grid;
 
 use std::{mem, path::Path};
 

common/rust/src/vec2.rs

@@ -4,6 +4,8 @@ use std::{
     str::FromStr,
 };
 
+use enum_map::Enum;
+
 #[derive(Debug, Default, Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
 pub struct Vec2 {
     pub x: i32, // increases toward right
@@ -24,22 +26,30 @@ impl Vec2 {
         }
     }
 
+    #[must_use]
+    pub fn map2(self, other: Vec2, mut f: impl FnMut(i32, i32) -> i32) -> Self {
+        Self {
+            x: f(self.x, other.x),
+            y: f(self.y, other.y),
+        }
+    }
+
     #[must_use]
     pub fn len(self) -> f64 {
         (f64::from(self.x).powi(2) + f64::from(self.y).powi(2)).sqrt()
     }
 
+    /// Calculates the manhattan distance between `self` and `other`.
     #[must_use]
-    pub fn manhattan_dist(self, other: Vec2) -> usize {
-        let Vec2 { x, y } = (other - self).map(i32::abs);
-        let x = usize::try_from(x).unwrap();
-        let y = usize::try_from(y).unwrap();
+    pub fn manhattan_dist(self, other: Vec2) -> u32 {
+        let x = self.x.abs_diff(other.x);
+        let y = self.y.abs_diff(other.y);
         x + y
     }
 
     #[must_use]
-    pub fn on_x_with_manhattan_dist(self, x: i32, dist: usize) -> Option<(Vec2, Vec2)> {
-        let dx = usize::try_from((x - self.x).abs()).ok()?;
+    pub fn on_x_with_manhattan_dist(self, x: i32, dist: u32) -> Option<(Vec2, Vec2)> {
+        let dx = x.abs_diff(self.x);
 
         let dy = dist.checked_sub(dx)?;
         let dy = i32::try_from(dy).ok()?;
@@ -55,8 +65,8 @@ impl Vec2 {
     }
 
     #[must_use]
-    pub fn on_y_with_manhattan_dist(self, y: i32, dist: usize) -> Option<(Vec2, Vec2)> {
-        let dy = usize::try_from((y - self.y).abs()).ok()?;
+    pub fn on_y_with_manhattan_dist(self, y: i32, dist: u32) -> Option<(Vec2, Vec2)> {
+        let dy = y.abs_diff(self.y);
 
         let dx = dist.checked_sub(dy)?;
         let dx = i32::try_from(dx).ok()?;
@@ -161,7 +171,7 @@ impl From<Direction> for Vec2 {
     }
 }
 
-#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash)]
+#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Enum)]
 pub enum Direction {
     Up,
     Down,
@@ -222,7 +232,9 @@ impl Iterator for LinePoints {
     type Item = Vec2;
 
     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
-        let Some(line) = self.line.as_mut() else { return None };
+        let Some(line) = self.line.as_mut() else {
+            return None;
+        };
 
         let delta = (line.end - line.start).map(i32::signum);