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Arvore Lógica

Um quebra cabeças de circuitos lógicos para ensino de pensamento computacional. Até o momento a implementação usa uma estrutura de arvore.

Disponível para jogar em: https://4ntfer.github.io/LogicCircuitGame/src/logicCircuitGame.html

Compativel com desktop e mobile.

Manual

Todas as portas recebem duas entradas de portas abaixo delas e enviam uma saída para uma porta acima. Assim, os valores booleanos fluem de baixo para cima em uma estrutura de árvore. O objetivo do jogador é levar um valor verdadeiro até a porta mais ao topo.

Valores Booleanos

A energia na arvore carrega uma valor que pode ser verdadeiro ou falso, ou seja, há ou não há energia em uma determinada conexão entre as portas. Essa energia é originada nas torres localizadas nas posições mais inferiores de cada ramo da arvore, ou seja, seus nós folhas. Se uma conexão estiver brilhando, então ela carrega um valor booleano verdadeiro.

Portas

Cada porta tem entradas e saídas recebidas e enviadas através das suas conexões. Suas entradas são aquelas conexões ligadas à parte inferior da porta, enquanto sua saída é aquela conexão ligada ao topo da porta. O tipo da porta combinada às suas entradas podem resultar em diferentes valores de saída. Portas com a sinalização em verde no painel podem ser modificadas pelo usuário.

And

Essas tem uma saída verdadeira se e somente se suas duas entradas forem verdadeira. A resolução dessas portas rende ao jogador mais pontos que a resolução de uma porta or.

Or

Essas tem uma saída verdadeira se qualquer uma de suas entradas for verdadeira

Portas sem visualização

Essas mostram sempre o valor de sua saída como falso, mesmo que esse seja verdadeiro. Logo, para resolve-la o jogador terá mais trabalho e por isso recebera mais pontos.

Pin de negação

Um pin pode alterar o valor da saída da porta aplicando uma negação à ela. Caso o jogador tenha pins a serem aplicados, existirá um botão no canto direito da tela. Novos pins são adquiridos conforme o jogador faz pontos e alguns niveis só podem ser concluidos com a utilização de pins. Para aplicar um pin a qualquer porta, basta clicar no botão e então clicar na porta.

Detalhes da implementação

A implentação do funcionamento interno, isto é, a parte que não inclui a interface de usuário, utiliza uma estrutura de árvore, onde cada nó não folha é uma porta e deve consultar seus dois nós filhos para saber a sua saída. Dessa forma, todo nó conhece seus filhos, mas não precisa conhecer seu pai.

A adoção dessa estrutura de árvore permitiu a implementação da geração aleátoria de niveis. Segue o pseudo-código do algorimo que gera uma árvore aleatória:

GeraNivel(N)
  Onde N é o número de nós na árvore.

  A <- nó vazio
  GeraArvore(A,N)
  inicializa(A)
  retorna A

GeraArvore(A,N)
  n <- inteiro aleatório no intervalo de 0 a 5

  se n == 1
    se |A| + 1 < N
      filho a esquerda de A <- novo nó
      GeraArvore(filho a esquerda de A, N)

    se |A| + 1 < N
      filho a direita de A <- novo nó
      GeraArvore(filho a direita de A, N)

  se n == 2
    se |A| + 1 < N
      filho a direita de A <- novo nó
      GeraArvore(filho a direita de A, N)

    se |A| + 1 < N
      filho a esquerda de A <- novo nó
      GeraArvore(filho a esquerda de A, N)

  se n < 3
    geraArvore(A,N)

inicializa(A)
  se A é folha
    porta de A <- porta aleatória, podendo ser AND ou OR
  se não
    porta de A <- porta que retorna sempre o mesmo valor booleano, podendo ser verdadeiro ou falso
  

Esse algoritmo foi facilmente modificado para a implementação das portas sem visualização e das portas não modificaveis

Além disso, por cada nível ser uma estrutura de dados árvore, é perfeitamente possível que os niveis pré definidos sejam salvos em arquivos para serem carregados mais tarde. Na verdade, é como o nível 1, o tutorial, é carregado de um arquivo json.

A utilização de um paradigma orientado a objetos permitiu uma grande abstração e uma implementação com pouco, ou nenhum, acomplamento entre a parte lógica e a interface de usuário.

Porém, ainda podem haver melhorias no eficiencia e complexidade do tratamento das ações do usuário utilizando um Diagrama de Voronoi ou um algoritmo de pontos mais próximo, por exemplo. Isso, pois, a implementação atual usa um algoritmo de busca de força bruta para identificar em qual porta o usuário está clicando.