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Défis Advent of Code#

Le binaire et l'écriture des nombres

Défi Dive!#

piloter le sous-marin — lire des commandes, variables d’état

Jour 2

Fichiers à télécharger

dossier en ligne archive .zip

Consignes

  • L’énoncé se lit sur le site (voir le QR code) : https://adventofcode.com/2021/day/2 . On peut le lire en anglais ou le faire traduire par le navigateur (clic droit, Traduire en français).

  • Avec un compte (facultatif), le lien get your puzzle input donne vos données, à enregistrer sous input.txt à côté du programme. Sans compte : le dossier du défi (lien ci-dessus) contient des données maison (input.txt) et le programme verifier.py, qui dit si vos réponses sont justes.

  • La partie 2 n’apparaît qu’une fois la partie 1 validée sur le site.

  • L’IA peut aider à comprendre un message d’erreur, jamais à écrire la solution.

L’approfondissement 2 de ce défi réinvestit l’écriture d’un nombre en base 10, chiffre par chiffre, vue dans ce chapitre.

Lire l’énoncé#

Vocabulaire utile pour lire le texte original :
forward en avant depth profondeur
horizontal position position horizontale command commande
to increase by augmenter de to decrease by diminuer de
planned course trajet prévu to multiply multiplier

Résumé de l’énoncé (partie 1)

Contexte. Vous pilotez maintenant le sous-marin. Son ordinateur de bord contient un trajet déjà programmé : une liste de commandes qui le font avancer, plonger ou remonter. On veut savoir où ce trajet va mener le sous-marin.

Ce qu’il faut faire.

  • Chaque ligne est une commande : un mot (forward, down ou up), une espace, puis un entier \(X\).

  • On suit deux grandeurs, qui valent 0 au départ : la position horizontale et la profondeur.

  • forward X fait avancer : la position horizontale augmente de \(X\). down X fait plonger : la profondeur augmente de \(X\). up X fait remonter : la profondeur diminue de \(X\) (c’est une profondeur, donc remonter la réduit).

  • La réponse est le produit position horizontale \(\times\) profondeur à la fin du trajet.

Exercice 1 — Vérifier sa compréhension #

Questions pièges, à traiter sur le cahier :

  1. Quelle est la réponse pour un trajet qui ne contient aucune commande forward ?

  2. Si l’on mélange l’ordre des lignes, la réponse de la partie 1 change-t-elle ?

  3. Pour la ligne "down 7", que valent ligne[0] et ligne[-1] ? De quel type est ligne[-1] ?

Exercice 2 — À la main, sur un petit exemple #

On considère le trajet (inventé) suivant :

forward 3
down 4
forward 6
up 1
down 5
forward 2
up 2

Faire un tableau avec une ligne par commande et deux colonnes : position horizontale et profondeur. Vérification : on doit arriver à 11 et 6, soit la réponse 66.

Programmer la partie 1#

Outil Python : strip (nettoyer une ligne lue)

Chaque ligne renvoyée par readlines() se termine par le caractère de fin de ligne "\n" (sauf parfois la dernière). ligne.strip() renvoie une copie de la ligne sans les espaces ni les fins de ligne placés au début et à la fin.

ligne = "1721\n"
print(ligne.strip())                  # 1721
print(len(ligne), len(ligne.strip())) # 5 4

Intérêt. Comparer ou découper une ligne sans que la fin de ligne ne gêne : "abc\n" == "abc" vaut False.

Exercice 3 — Lire une commande #

Dans les fichiers de données de ce défi, le nombre \(X\) n’a qu’un seul chiffre (le vérifier en parcourant votre fichier). On peut donc lire une commande sans la découper : sa première lettre suffit à reconnaître la commande, et son dernier caractère est le nombre.

ligne = "forward 3\n"           # une ligne telle qu'on la lit dans le fichier
ligne = ligne.strip()           # "forward 3"
print(ligne[0])                 # f
print(int(ligne[-1]))           # 3 (un entier)

Recopier et exécuter ce code. Pourquoi faut-il strip() avant de lire ligne[-1] ? Les trois commandes ont-elles bien des premières lettres différentes ?

Exercice 4 — Suivre le trajet #

Écrire une fonction trajet(nom_fichier) qui lit le fichier ligne par ligne (open, boucle for, strip), met à jour deux variables horizontal et profondeur, et renvoie leur produit. Tester sur l’exemple, puis sur vos données.

Coup de pouce

Les deux variables valent 0 avant la boucle ; dans la boucle, on calcule lettre et x, puis un if / elif / elif sur la lettre.

Coup de pouce 2 (début de solution)

lettre = ligne[0] et x = int(ligne[-1]) après le strip() ; puis if lettre == "f": horizontal += x, elif lettre == "d": …

Partie 2#

Une fois la partie 1 validée, lire la suite de l’énoncé sur le site.

Résumé de la partie 2 (à lire après avoir validé la partie 1)

En relisant le manuel du sous-marin, on découvre que les commandes ne signifient pas tout à fait ce qu’on croyait. Une troisième grandeur entre en jeu, la visée (aim), qui vaut 0 au départ et indique l’inclinaison du sous-marin. Désormais, down X augmente la visée de \(X\) et up X la diminue de \(X\), sans toucher à la profondeur. forward X augmente la position horizontale de \(X\) et la profondeur de visée \(\times X\). La réponse est le même produit.

Exercice 5 — Avec une troisième variable #

Refaire le tableau de l’exemple avec une colonne de plus : on doit arriver à 11 et 40, soit la réponse 440. Écrire enfin la fonction trajet2(nom_fichier).

Coup de pouce

Les mots ne changent pas, mais leur effet, si : deux des commandes ne modifient plus la profondeur directement.

Coup de pouce 2 (début de solution)

Trois variables à 0 : horizontal, profondeur, visee. La commande forward modifie maintenant deux variables, dont l’une avec une multiplication par visee.

Approfondissement#

★★ Exercice 6 — Approfondissement 1 : un trajet contrôlé #

  1. Ajouter une commande inventée back X (recul de X) dans une fonction trajet_controle(nom_fichier) qui reprend la partie 1.

  2. Faire en sorte qu’une commande inconnue affiche un message d’erreur clair avec le numéro de la ligne fautive (la première ligne porte le numéro 1), sans arrêter le programme.

    Coup de pouce

    Un compteur numero, augmenté de 1 au début de chaque tour de boucle, et un dernier else pour les mots inconnus.

  3. On ajoute à la fin de l’exemple du défi les deux lignes back 4 et jump 3. Prévoir à la main le message affiché et le résultat, puis vérifier avec le programme.

★★ Exercice 7 — Approfondissement 2 : des nombres à plusieurs chiffres #

Et si \(X\) pouvait avoir plusieurs chiffres, comme dans forward 125 ? On lit alors les chiffres un par un, de gauche à droite, comme lorsqu’on reconstitue la valeur d’un nombre écrit en base 10.

  1. On part de nombre = 0. À chaque chiffre \(c\) lu, on remplace nombre par \(10 \times \texttt{nombre} + c\). Écrire les valeurs successives de nombre pour les chiffres de 125.

  2. Écrire une fonction valeur_longue(ligne) qui renvoie le nombre écrit après l’espace, quel que soit son nombre de chiffres.

    Coup de pouce

    Parcourir les caractères de la ligne avec une variable booléenne apres_espace, qui passe à True quand on rencontre l’espace.

    Coup de pouce 2 (début de solution)

    Dans la boucle : if apres_espace: on met à jour nombre avec int(c) ; elif c == " ": on passe apres_espace à True.

  3. Comment adapter cette méthode à un nombre écrit en base 2 ?