Para obter mais informações, assista a este vídeo e acesse A276523 para obter uma sequência relacionada.

O quebra-cabeça Mondrian (para um número inteiro n) é o seguinte:

Coloque retângulos não congruentes em uma n*ngrade quadrada. Qual é a menor diferença possível entre o maior e o menor retângulo?

Pois 6, a diferença ideal para M(6)é 5e pode ser demonstrada da seguinte maneira:

 ___________
| |S|_______|
| | |   L   |
| |_|_______|
| |     |   |
| |_____|___|
|_|_________| (fig. I)

O maior retângulo (L) tem uma área de 2 * 4 = 8, e o menor retângulo (S) tem uma área de 1 * 3 = 3. Portanto, a diferença é 8 - 3 = 5.

Lembre-se de que, atualmente, nenhuma solução ideal n > 44foi encontrada.

Sua tarefa é criar um programa que gere uma grade Mondrian que contenha uma solução (não ótima), dado um número inteiro n.

Você será testado nos números de 100 a 150. Sua pontuação para cada teste será a diferença entre o maior e o menor retângulo. Sua pontuação total é a soma das suas pontuações em todos os testes de 100 a 150.

Você deve apresentar sua saída da seguinte forma:

{number}
{grid}

Onde numberestá a pontuação (a diferença entre maior e menor) e gridé:

• Uma cadeia de linhas múltiplas ou
• Uma lista bidimensional.

A grade DEVE mostrar claramente onde um retângulo começa e termina.

Regras:

• Seu programa deve se encaixar na sua resposta.
• Seu programa deve gerar um valor para qualquer número entre 100 e 150 dentro de 1 hora em um laptop moderno.
• Seu programa deve gerar a mesma solução para um número inteiro ntoda vez que o programa for executado.
• Você deve fornecer um link para as saídas de todas as 51 soluções (usando Pastebin, Github Gist ... qualquer coisa, realmente).
• Você deve ter pelo menos dois retângulos na grade quadrada para sua solução.

Piet, 9625

(Finalmente funciona!)

As pessoas exigiram, então aqui está. Essa é uma solução extremamente ingênua (essencialmente a mesma que os limites superiores soltos na página OEIS): divide cada quadrado em apenas dois retângulos.

Esta essência contém os detalhes em dois arquivos:

• A saída do programa (usando npiet v1.3) para todas as entradas necessárias. Observe que eu apenas capturei stdout, portanto, esse ?é o prompt de entrada, seguido imediatamente pela pontuação de saída e depois pela grade.
• A fonte "pseudo-assembly" que eu usei para planejar o programa.

Explicação

Este programa aceita um único número Ncomo entrada. Se o número for ímpar, a pontuação é o número; se for par, a pontuação é o dobro do número.

Após a saída da pontuação, o restante do lado esquerdo do programa é gasto preenchendo a pilha com cinco lotes das seguintes informações:

• A largura da grade (que é N)
• Várias linhas para imprimir
• Um caractere para imprimir na grade ( _espaço ou)
• Um caractere para imprimir em cada extremidade da grade (espaço ou |)

O lado direito do programa pega cada conjunto de quatro valores e imprime essa parte da grade.

C 6108

Isso usa uma versão recursiva (realmente iterativa) da solução mínima. Em vez de dividir o quadrado em dois retângulos, onde um é um pouco maior que a metade da área, ele o divide em N retângulos. Portanto, o primeiro retângulo é um pouco maior que 1/Na área total. Depois, pegando o restante, o programa divide um retângulo um pouco maior que 1/(N-1)o restante e assim sucessivamente, até que o restante seja o último retângulo. Os retângulos são cortados do restante em espiral no sentido horário, primeiro na parte superior, depois à direita etc.

Como esse é um método muito direto, em vez de procurar um espaço amplo, ele é executado rapidamente - levando cerca de 25 segundos (em um Raspberry Pi) para analisar 74 soluções cada um para o conjunto de problemas fornecido.

Minha intenção é usar esses resultados para informar melhor um algoritmo de pesquisa para uma abordagem mais sofisticada.

A saída fornece a pontuação e um desenho (ascii) e as coordenadas para os vértices dos retângulos. Os vértices estão no sentido horário, começando no canto superior esquerdo do retângulo em questão.

Desenvolvido usando o gcc 4.9.2-10.

Resultados em https://github.com/JaySpencerAnderson/mondrian

Código:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
typedef struct {
    int y, x, height, width;
} rectangle;
#define min(x,y) (((x)<(y))?(x):(y))
#define max(x,y) (((x)>(y))?(x):(y))
#ifndef TRUE
#define TRUE -1
#endif
#ifndef FALSE
#define FALSE 0
#endif
#define MAXCOUNT 75

void initstack(rectangle *s, int n){
    int i;
    for(i=0;i<n;i++){
        s[i].y=s[i].x=s[i].height=s[i].width=0;
    }
}
int valid(rectangle *s,int n){
    int i,j;
    for(i=0;i<n-1;i++){
        for(j=i+1;j<n;j++){
            if(min(s[i].height,s[i].width) == min(s[j].height,s[j].width) && max(s[i].height,s[i].width) == max(s[j].height,s[j].width)){

                initstack(s, n);
                return FALSE;
            }
        }
    }
    return TRUE;
}
int horizontal(rectangle s, int y, int x){
    if(s.y == y && x >= s.x && x < s.x+s.width){
        return TRUE;
    }
    else if(s.y+s.height == y && x >= s.x && x < s.x+s.width){
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}
int vertical(rectangle s, int y, int x){
    if(s.x == x && y > s.y && y <= s.y+s.height){
        return TRUE;
    }
    else if(s.x+s.width == x && y > s.y && y <= s.y+s.height){
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}
void graph(rectangle *s, int n, int side){
    unsigned int row,col,i;
    unsigned int line;
    printf("{\n");
/* vertical lines take precedence since "1" cell is 1 char high and 2 char wide */
    for(row=0;row<=side;row++){
        for(col=0;col<=side;col++){
            line=0;
/* Possible values are "  " (0), "__" (1), "| " (2) or "|_" (3). */
            for(i=0;i<n;i++){
                if(horizontal(s[i],row,col)){
                    line|=1;
                }
                if(vertical(s[i],row,col)){
                    line|=2;
                }
            }

            switch(line){
            case 0: printf("  ");   break;
            case 1: printf("__");   break;
            case 2: printf("| ");   break;
            case 3: printf("|_");   break;
            default: printf("##");  break;
            }
        }
        printf("\n");
    }
    printf("}\n");
}
unsigned int score(rectangle *s, int n){
    int i;
    unsigned int smallest,biggest;

    smallest=biggest=s[0].width*s[0].height;

    for(i=0;i<n;i++){
        smallest=min(smallest,s[i].width*s[i].height);
        biggest=max(biggest,s[i].width*s[i].height);
    }
    return biggest-smallest;
}
void report(rectangle *s, int n, int side){
    int i;

    printf("{%d}\n",score(s,n));
    graph(s, n, side);
    printf("{\n");
    for(i=0;i<n;i++){
        printf("[%d,%d] ",s[i].x,s[i].y);
        printf("[%d,%d] ",s[i].x+s[i].width,s[i].y);
        printf("[%d,%d] ",s[i].x+s[i].width,s[i].y+s[i].height);
        printf("[%d,%d]\n",s[i].x,s[i].y+s[i].height);
    }
    printf("\n}\n");
}
void locateandrotate(rectangle *stack, int n){
    unsigned int scratch,i;
    for(i=1;i<n;i++){
        /* Odd rectangles are on their side */
        if(i&1){
            scratch=stack[i].width;
            stack[i].width=stack[i].height;
            stack[i].height=scratch;
        }
        switch(i%4){
        case 0:
            stack[i].x=stack[i-1].x+stack[i-1].width;
            stack[i].y=stack[i-1].y;
            break;
        case 1:
            stack[i].x=stack[i-1].x+stack[i-1].width-stack[i].width;
            stack[i].y=stack[i-1].y+stack[i-1].height;
            break;
        case 2:
            stack[i].x=stack[i-1].x-stack[i].width;
            stack[i].y=stack[i-1].y+stack[i-1].height-stack[i].height;
            break;
        case 3:
            stack[i].x=stack[i-1].x;
            stack[i].y=stack[i-1].y-stack[i].height;
            break;
        default:
            printf("Woops!\n");
        }
    }
}
/* These are the height and width of the remaining area to be filled. */
void door(rectangle *stack, unsigned int height, unsigned int width, unsigned int n, unsigned int totaln){
    unsigned int thisheight, thiswidth;
    int i;

    for(i=0;i<totaln;i++){
/* Not yet used */
        if(stack[i].width == 0){
            stack[i].width=width;
            if(i+1 == totaln){
                stack[i].height=height;
            }
            else {
/* Sometimes yields congruent rectangles, as with 16x16, 8 rectangles */
                if(totaln&1 || height%n){
                    int j;
                    stack[i].height=height-(((n-1)*height)/n);
                }
                else {
                    stack[i].height=height-((((n-1)*height)-1)/n);
                }
                /* Exchange height and width to rotate */
                door(stack,width,height-stack[i].height,n-1,totaln);
            }
            return;
        }
    }
}
void usage(char *argv[],int side){
    printf("Usage: %s -s <side-length>\n",argv[0]);
    printf("Purpose: Calculate N non-congruent rectangles arranged to exactly fill a square with the specified side length.\n");
    printf("Defaults: %s -s %d\n",argv[0],side);
    exit(0);

}
int main(int argc, char *argv[]){
    int side=16;
    int n,bestscore,bestn=2;
    int status;

    while((status=getopt(argc,argv,"s:h")) >= 0){
        switch(status){
        case 's':
            sscanf(optarg,"%d",&side);
            break;
        case 'h':
        default:
            usage(argv,side);
        }
    }

    bestscore=side+side;

    rectangle stack[MAXCOUNT],best[MAXCOUNT];
    for(n=2;n<=MAXCOUNT;n++){
        initstack(stack,MAXCOUNT);
        door(stack, side, side, n, n);
        locateandrotate(stack, n);
        if(valid(stack,n)){
            if(score(stack,n) < bestscore){
                bestn=n;
                initstack(best,MAXCOUNT);
                door(best, side, side, n, n);
                locateandrotate(best, n);

                bestscore=score(best,n);
            }
        }
    }
    report(best,bestn,side);
}

C - 2982

Este programa implementa uma pesquisa através de um amplo conjunto de resultados. A parte importante de tornar essa pesquisa prática foi falhar cedo e / ou não seguir caminhos ruins.

Isso gera um conjunto de retângulos a serem considerados para a solução. O conjunto de retângulos gerados evita aqueles com dimensões que não seriam úteis. Por exemplo, se o programa estiver tentando encontrar a solução para um quadrado de 128x128, dividido em 8 retângulos, ele gerará um retângulo de 128x16. Não será gerado 120 x 17, porque não há perspectiva de um retângulo de geração com 8 de largura para preencher a lacuna no final de 120.

A estratégia inicial para colocar retângulos é colocá-los no interior do perímetro do quadrado (função de construção). Dessa forma, o algoritmo obtém um feedback muito rápido em cada canto, sobre se há um problema com a sequência escolhida. Ao colocar retângulos, a lógica continua observando para ver se há brechas no espaço muito estreitas para qualquer retângulo. Depois que o perímetro foi preenchido com sucesso, a estratégia muda para tentar corresponder o espaço restante com os retângulos restantes (função de correspondência).

Outra coisa que pode ser interessante é que isso implementa transações com reversão para as pilhas de retângulos.

Este programa não tenta encontrar o melhor ajuste possível. Ele recebe um orçamento (64) e sai quando encontra a primeira solução. Se ele nunca encontrar uma solução, aumentamos o orçamento (em 16) e tentamos novamente. O tempo necessário (em um laptop Dell com um processador I7) variou de bem menos de um minuto a 48 minutos para 150 de um lado (149 de um lado levaram menos de 2 minutos). Todas as 51 soluções usaram 11 retângulos. As pontuações das 51 soluções variaram de 41 a 78. As razões pelas quais usei 11 retângulos foram que a pontuação era menor do que com menos retângulos e parecia que 12 retângulos levariam muito mais do que a hora prevista.

As soluções e o código podem ser encontrados em https://github.com/JaySpencerAnderson/mondrian . Eles são os dois arquivos my4 *.

BTW, se você compilar isso em "my4" e executá-lo da seguinte forma: "./my4 -h", ele lhe dará uso. Se você quiser vê-lo em ação, tente algo como "./my4 -l 50 -n 8". Se você alterar o "#if 0" para "#if 1", ele renderizará o espaço restante na tela. Se você quiser alterar isso para renderizar os retângulos, procure o ponto em que o código executa "gráfico (espaço, lado)" e mude para "gráfico (pilha de chamadas, lado)". Eu também sugeriria alterar o orçamento inicial de 64 para 32 se você quiser brincar com soluções para quadrados com cerca de 50 de largura. A solução para quadrados menores terá uma pontuação melhor com um orçamento menor.

O programa abaixo é funcional. Verifique o github para o código completo (com uso, comentários, etc).

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
typedef struct {
    int y, x, height, width, created, deleted;
} rectangle;
#define NOTYET -1
#define TOPEDGE 1
#define RIGHTEDGE 2
#define BOTTOMEDGE 4
#define LEFTEDGE 8
#define CENTER 16
#define nextEdge(e) (e<<=1)
#define min(x,y) (((x)<(y))?(x):(y))
#define max(x,y) (((x)>(y))?(x):(y))
#ifndef TRUE
#define TRUE 1
#endif
#ifndef FALSE
#define FALSE 0
#endif
#define MAXFACTORS 1000
#define EOL printf("\n")
#define isCurrent(r) (r.created != NOTYET && r.deleted == NOTYET)
#define deleteTxn(r,t) (r.deleted=t)
int area(rectangle r){
    return r.width*r.height;
}
void pop(rectangle *s){
    unsigned int k=0;
    while(s[k].width){
        k++;
    }
    s[k-1].width=s[k-1].height=0;
}
void rpush(rectangle *s, rectangle x){
    unsigned int k=0;
    while(s[k].width){
        k++;
    }
    x.deleted=NOTYET;
    s[k++]=x;
    s[k].width=s[k].height=0;

    return;
}
void dumprectangle(rectangle r){
    printf("%dX%d@[%d,%d] (%d,%d)\t",r.width, r.height, r.x, r.y, r.created, r.deleted);
}
void dumpstack(rectangle *s){
    unsigned int k=0;
    while(s[k].width){
        dumprectangle(s[k]);
        k++;
    }
}
rectangle initrectangle(int width, int height){
    rectangle r;
    r.x=r.y=0;
    r.width=width;
    r.height=height;
    r.created=0;
    r.deleted=NOTYET;
    return r;
}
void initstack(rectangle *s, int n){
    int i;
    for(i=0;i<n;i++){
        s[i].y=s[i].x=s[i].height=s[i].width=0;
    }
}
int bitcount(int x){
    int count=0;
    while(x){
        if(x&1){
            count++;
        }
        x>>=1;
    }
    return count;
}
int congruent(rectangle a, rectangle b){
    return min(a.height,a.width) == min(b.height,b.width) && max(a.height,a.width) == max(b.height,b.width);
}
void report(rectangle *s, int side){
    int i;
    unsigned int smallest,biggest,area=0;

    smallest=side*side;
    biggest=0;

    for(i=0;s[i].width;i++){
        if(isCurrent(s[i])){
            smallest=min(smallest,s[i].width*s[i].height);
            biggest=max(biggest,s[i].width*s[i].height);
        }
    }
    printf("{%d}\n",biggest-smallest);
    printf("{\nDimensions\tLocation\n");
    for(i=0;s[i].width;i++){
        printf("%dx%d\t\t[%d,%d]\n",
            s[i].width,         s[i].height,
            s[i].x,             s[i].y);
    }
    printf("}\n");
}
unsigned int sumstack(rectangle *s){
    unsigned int sum=0;
    int i;
    for(i=0;s[i].width;i++){
        if(isCurrent(s[i])){
            sum+=s[i].width*s[i].height;
            s++;
        }
    }
    return sum;
}
unsigned int minstack(rectangle *s){
    unsigned int area=400000;
    int i;

    for(i=0;s[i].width;i++){
        if(isCurrent(s[i])){
            area=min(area,s[i].width*s[i].height);
        }
    }
    return area;
}
void rollback(rectangle *r, int txn){
    int i;

    if(txn != NOTYET){
        for(i=0;r[i].width;i++){
            if(r[i].created == txn){
                r[i].created=r[i].deleted=NOTYET;
                r[i].x=r[i].width=r[i].y=r[i].height=0;
            }
            else if(r[i].deleted == txn){
                r[i].deleted=NOTYET;
            }
        }
    }
}
int overlap(rectangle a, rectangle b){
    if((a.x < b.x+b.width && a.x+a.width > b.x) && (b.y < a.y+a.height && b.y+b.height > a.y)){
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}
int stackoverlap(rectangle *callstack, rectangle next){
    int i,j;
    for(i=0;callstack[i].width;i++){
        if(overlap(callstack[i], next)){
            return TRUE;
        }
    }
    return FALSE;
}
rectangle rotate(rectangle a){
    int x=a.width;
    a.width=a.height;
    a.height=x;
    return a;
}
int buildedge(rectangle *stack, rectangle *callstack,int side, rectangle *space){
    int i,j,edge,goal,nextgoal,x,y,d,mindim,minarea,result=FALSE,spacetxn,stacktxn;
    mindim=side;
    minarea=side*side;
    for(i=0;stack[i].width;i++){
        mindim=min(mindim,min(stack[i].width,stack[i].height));
        minarea=min(minarea,area(stack[i]));
    }
    x=y=0;
    edge=TOPEDGE;
    i=0;
    while(edge == TOPEDGE && callstack[i].width != 0){
        if(callstack[i].x == x && callstack[i].y == y){
            x+=callstack[i].width;
            if(x == side){
                nextEdge(edge);
                y=0;
            }
            i=0;
        }
        else {
            i++;
        }
    }
    while(edge == RIGHTEDGE && callstack[i].width != 0){
        if(callstack[i].x+callstack[i].width == x && callstack[i].y == y){
            y+=callstack[i].height;
            if(y == side){
                nextEdge(edge);
                x=side;
            }
            i=0;
        }
        else {
            i++;
        }
    }
    while(edge == BOTTOMEDGE && callstack[i].width != 0){
        if(callstack[i].x+callstack[i].width == x && callstack[i].y+callstack[i].height == y){
            x-=callstack[i].width;
            if(x == 0){
                nextEdge(edge);
                y=side;
            }
            i=0;
        }
        else {
            i++;
        }
    }
    while(edge == LEFTEDGE && callstack[i].width != 0){
        if(callstack[i].x == x && callstack[i].y+callstack[i].height == y){
            y-=callstack[i].height;
            if(y == 0){
                nextEdge(edge);
            }
            i=0;
        }
        else {
            i++;
        }
    }
    if(edge == CENTER){
        /* rectangles are placed all along the perimeter of the square.
         * Now match will use a different strategy to match the remaining space
         * with what remains in stack */
        if(match(stack,callstack,space)){
            report(callstack,side);
            return TRUE;
        }
        return FALSE;
    }
    switch(edge){
    case TOPEDGE:
        goal=side-x;
        break;
    case RIGHTEDGE:
        goal=side-y;
        break;
    case BOTTOMEDGE:
        goal=x;
        break;
    case LEFTEDGE:
        /* Still a good assumption that callstack[0] is at 0,0 */
        goal=y-callstack[0].height;
        break;
    default:
        fprintf(stderr,"Error: buildedge has unexpected edge (b): %d\n",edge);
        exit(0);
    }
    nextgoal=goal-mindim;
    for(i=0;stack[i].width;i++){
        if(isCurrent(stack[i])){
            for(d=0;d<2;d++){
                switch(edge){
                case TOPEDGE:
                    if(stack[i].width == goal || stack[i].width <= nextgoal){
                        stack[i].x=x;
                        stack[i].y=y;
                        if(!stackoverlap(callstack, stack[i])){
                            spacetxn=nexttransaction(space);
                            stacktxn=nexttransaction(stack);
                            deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                            removerectangle(space, stack[i], spacetxn);
                            if(narrow(space) >= mindim && smallest(space) >= minarea){
                                rpush(callstack, stack[i]);
                                if(buildedge(stack, callstack, side, space)){
                                    return TRUE;
                                }
                                pop(callstack);
                            }
                            rollback(space, spacetxn);
                            rollback(stack, stacktxn);
                            stack[i].x=stack[i].y=0;
                        }
                    }
                    break;
                case RIGHTEDGE:
                    if(stack[i].height == goal || stack[i].height <= nextgoal){
                        stack[i].x=x-stack[i].width;
                        stack[i].y=y;
                        if(!stackoverlap(callstack, stack[i])){
                            spacetxn=nexttransaction(space);
                            stacktxn=nexttransaction(stack);
                            deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                            removerectangle(space, stack[i], spacetxn);
                            if(narrow(space) >= mindim && smallest(space) >= minarea){
                                rpush(callstack, stack[i]);
                                if(buildedge(stack, callstack, side, space)){
                                    return TRUE;
                                }
                                pop(callstack);
                            }
                            rollback(space, spacetxn);
                            rollback(stack, stacktxn);
                            stack[i].x=stack[i].y=0;
                        }
                    }
                    break;
                case BOTTOMEDGE:
                    if(stack[i].width == goal || stack[i].width <= nextgoal){
                        stack[i].x=x-stack[i].width;
                        stack[i].y=y-stack[i].height;
                        if(!stackoverlap(callstack, stack[i])){
                            spacetxn=nexttransaction(space);
                            stacktxn=nexttransaction(stack);
                            deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                            removerectangle(space, stack[i], spacetxn);
                            if(narrow(space) >= mindim && smallest(space) >= minarea){
                                rpush(callstack, stack[i]);
                                if(buildedge(stack, callstack, side, space)){
                                    return TRUE;
                                }
                                pop(callstack);
                            }
                            rollback(space, spacetxn);
                            rollback(stack, stacktxn);
                            stack[i].x=stack[i].y=0;
                        }
                    }
                    break;
                case LEFTEDGE:
                    if(stack[i].height == goal || stack[i].height <= nextgoal){
                        stack[i].x=x;
                        stack[i].y=y-stack[i].height;
                        if(!stackoverlap(callstack, stack[i])){
                            spacetxn=nexttransaction(space);
                            stacktxn=nexttransaction(stack);
                            deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                            removerectangle(space, stack[i], spacetxn);
                            if(narrow(space) >= mindim && smallest(space) >= minarea){
                                rpush(callstack, stack[i]);
                                if(buildedge(stack, callstack, side, space)){
                                    return TRUE;
                                }
                                pop(callstack);
                            }
                            rollback(space, spacetxn);
                            rollback(stack, stacktxn);
                            stack[i].x=stack[i].y=0;
                        }
                    }
                    break;
                default:
                    fprintf(stderr,"Error: buildedge has unexpected edge (c): %d\n",edge);
                    exit(0);
                }
                if(callstack[0].width != 0 && stack[i].width != stack[i].height){
                    stack[i]=rotate(stack[i]);
                }
                else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
    return FALSE;
}
int populatestack(rectangle *stack, int score, int side, int rectangles){
    int offset,negative,area,mindim;
    rectangle local;

    int avg_area=(side*side)/rectangles;

    if(avg_area < 4){
        /* It's getting too small - really */
        return FALSE;
    }
    local.x=0;
    local.y=0;
    local.created=0;
    local.deleted=NOTYET;

    initstack(stack,MAXFACTORS);
    for(offset=1;offset<=score;offset++){
        negative=offset&1;
        area=avg_area + (negative?(0-(offset>>1)):(offset>>1));
        mindim=area/side;

        if(side*(area/side) == area){
            local.width=side;
            local.height=area/side;
            rpush(stack,local);
        }

        if(area > 0){
            for(local.width=side-mindim;local.width>=area/local.width;local.width--){
                if(local.width*(area/local.width) == area){
                    local.height=area/local.width;
                    rpush(stack,local);
                }
            }
        }
    }
    return TRUE;
}
int solve(int side,int rectangles,int score){
    rectangle stack[MAXFACTORS],callstack[MAXFACTORS];
    rectangle space[MAXFACTORS];
    rectangle universe;

    if(!populatestack(stack, score, side, rectangles)){
        return FALSE;
    }
    if(sumstack(stack) >= side*side){
        initstack(callstack,MAXFACTORS);
        initstack(space,MAXFACTORS);

        /* Initialize space (not occupied by a rectangle) to be side by side
         * where side is the height/width of the square into which the rectangles fit. */
        universe.width=universe.height=side;
        universe.x=universe.y=0;
        universe.created=0;
        universe.deleted=NOTYET;
        rpush(space, universe);

        if(buildedge(stack,callstack,side,space)){
            return TRUE;
        }
    }
    return FALSE;
}
int containsPoint(rectangle a, int x, int y){
    return a.x <= x && a.y <= y && a.x+a.width > x && a.y+a.height > y;
}
int containsRectangle(rectangle a, rectangle b){
    return containsPoint(a, b.x, b.y) && containsPoint(a, b.x+b.width-1, b.y) && containsPoint(a, b.x, b.y+b.height-1) && containsPoint(a, b.x+b.width-1, b.y+b.height-1);
}
int areEqual(rectangle a, rectangle b){
    return a.x == b.x && a.y == b.y && a.width == b.width && a.height == b.height;
}
int nexttransaction(rectangle *r){
    int i,n=NOTYET;

    for(i=0;r[i].width;i++){
        n=max(n,max(r[i].created,r[i].deleted));
    }
    return n+1;
}
void splitrectanglevertically(rectangle *space, int i, int x, int txn){
    rectangle left, right;
    left=right=space[i];
    right.x=x;
    left.width=right.x-left.x;
    right.width-=left.width;
    left.created=right.created=space[i].deleted=txn;
    rpush(space,left);
    rpush(space,right);
}
void splitrectanglehorizontally(rectangle *space, int i, int y, int txn){
    rectangle top, bottom;
    top=bottom=space[i];
    bottom.y=y;
    top.height=bottom.y-top.y;
    bottom.height-=top.height;
    top.created=bottom.created=space[i].deleted=txn;
    rpush(space,top);
    rpush(space,bottom);
}
int smallest(rectangle *space){
    int i,j,smallest;
    rectangle current;
    smallest=0;
    for(i=0;space[i].width;i++){
        if(isCurrent(space[i])){
            current=space[i];
            for(j=0;space[j].width;j++){
                if(isCurrent(space[j]) && i != j){
                    if(current.x+current.width == space[j].x
                    && space[j].y <= current.y && space[j].y+space[j].height >= current.y+current.height){
                        current.width+=space[j].width;
                    }
                    else if(space[j].x+space[j].width == current.x
                    && space[j].y <= current.y && space[j].y+space[j].height >= current.y+current.height){
                        current.x=space[j].x;
                        current.width+=space[j].width;
                    }
                    else if(current.y+current.height == space[j].y
                    && space[j].x <= current.x && space[j].x+space[j].width >= current.x+current.width){
                        current.height+=space[j].height;
                    }
                    else if(space[j].y+space[j].height == current.y
                    && space[j].x <= current.x && space[j].x+space[j].width >= current.x+current.width){
                        current.y=space[j].y;
                        current.height+=space[j].height;
                    }
                }
            }
            if(smallest == 0){
                smallest=current.width * current.height;
            }
            else if(smallest > current.width * current.height){
                smallest=current.width * current.height;
            }
        }
    }
    return smallest;
}
int narrow(rectangle *space){
    int i,j;
    rectangle smallest,current;

    smallest.width=0;
    for(i=0;space[i].width;i++){
        current=space[i];
        if(isCurrent(current)){
            for(j=0;space[j].width;j++){
                if(isCurrent(space[j]) && i != j){
                    if(current.width <= current.height
                    && current.x+current.width == space[j].x
                    && space[j].y <= current.y && space[j].y+space[j].height >= current.y+current.height){
                        current.width+=space[j].width;
                    }
                    else if(current.width <= current.height
                    && space[j].x+space[j].width == current.x
                    && space[j].y <= current.y && space[j].y+space[j].height >= current.y+current.height){
                        current.x=space[j].x;
                        current.width+=space[j].width;
                    }

                    if(current.width >= current.height
                    && current.y+current.height == space[j].y
                    && space[j].x <= current.x && space[j].x+space[j].width >= current.x+current.width){
                        current.height+=space[j].height;
                    }
                    else if(current.width >= current.height
                    && space[j].y+space[j].height == current.y
                    && space[j].x <= current.x && space[j].x+space[j].width >= current.x+current.width){
                        current.y=space[j].y;
                        current.height+=space[j].height;
                    }
                }
            }
            if(smallest.width == 0){
                smallest=current;
            }
            else if(min(smallest.width,smallest.height) > min(current.width,current.height)){
                smallest=current;
            }
        }
    }
    return min(smallest.width,smallest.height);
}
int notEmpty(rectangle *space){
    int i,count;

    for(i=0,count=0;space[i].width;i++){
        if(isCurrent(space[i])){
            count++;
        }
    }
    return count;
}
int isAdjacent(rectangle r, rectangle s){
    if(r.y == s.y+s.height && r.x < s.x+s.width && s.x < r.x+r.width){
        return TOPEDGE;
    }
    if(s.x == r.x+r.width && r.y < s.y+s.height && s.y < r.y+r.height){
        return RIGHTEDGE;
    }
    if(s.y == r.y+r.height && r.x < s.x+s.width && s.x < r.x+r.width){
        return BOTTOMEDGE;
    }
    if(r.x == s.x+s.width && r.y < s.y+s.height && s.y < r.y+r.height){
        return LEFTEDGE;
    }
    return NOTYET;
}

int adjacentrectangle(rectangle *space, int k, int k0){
    int i,edge;
    for(i=k0+1;space[i].width;i++){
        if(i != k && isCurrent(space[i])){
            if(isAdjacent(space[k],space[i]) != NOTYET){
                return i;
            }
        }
    }
    return NOTYET;
}
int expanse(rectangle *space, int j, int d){ /* Returns how far space[j] can expand in the d direction */
    int extent,k,giveUp,distance;
    rectangle result=space[j];

    extent=0;
    giveUp=FALSE;
    distance=0;
    if(d == TOPEDGE || d == BOTTOMEDGE){
        while(extent < space[j].width && !giveUp){
            giveUp=TRUE;
            for(k=0;space[k].width;k++){
                if(k != j && isCurrent(space[k]) && isAdjacent(space[j],space[k]) == d){
                    if(space[j].x+extent == space[k].x){
                        extent+=space[k].width;
                        if(distance == 0){
                            distance=expanse(space,k,d);
                        }
                        else {
                            distance=min(distance,expanse(space,k,d));
                        }
                        giveUp=FALSE;
                    }
                    else if(space[j].x+extent > space[k].x && space[j].x+extent < space[k].x+space[k].width){
                        extent=space[k].x+space[k].width-space[j].x;
                        if(distance == 0){
                            distance=expanse(space,k,d);
                        }
                        else {
                            distance=min(distance,expanse(space,k,d));
                        }
                        giveUp=FALSE;
                    }
                }
            }
        }
        if(extent < space[j].width){
            return 0;
        }
        return space[j].height+distance;
    }
    else if(d == LEFTEDGE || d == RIGHTEDGE){
        while(extent < space[j].height && !giveUp){
            giveUp=TRUE;
            for(k=0;space[k].width;k++){
                if(k != j && isCurrent(space[k]) && isAdjacent(space[j],space[k]) == d){
                    if(space[j].y+extent == space[k].y){
                        extent+=space[k].height;
                        if(distance == 0){
                            distance=expanse(space,k,d);
                        }
                        else {
                            distance=min(distance,expanse(space,k,d));
                        }
                        giveUp=FALSE;
                    }
                    else if(space[j].y+extent > space[k].y && space[j].y+extent < space[k].y+space[k].height){
                        extent=space[k].y+space[k].height-space[j].y;
                        if(distance == 0){
                            distance=expanse(space,k,d);
                        }
                        else {
                            distance=min(distance,expanse(space,k,d));
                        }
                        giveUp=FALSE;
                    }
                }
            }
        }
        if(extent < space[j].height){
            return 0;
        }
        return space[j].width+distance;
    }
    return 0;
}
int match(rectangle *stack, rectangle *callstack, rectangle *space){
    int i,j,k,d,goal,mn;
    int height;
    int spacetxn, stacktxn, calltxn;
    int map;
    rectangle r;

    for(i=0,goal=0;space[i].width;i++){
        if(isCurrent(space[i])){
            goal+=space[i].width*space[i].height;
        }
    }
    if(goal == 0){
        return TRUE;
    }
    mn=minstack(stack);
    if(goal < mn){
        /* The goal (space available) is smaller than any rectangle left in the stack */
        return FALSE;
    }
    spacetxn=nexttransaction(space);
    stacktxn=nexttransaction(stack);
    calltxn=nexttransaction(callstack);
    for(j=0;space[j].width;j++){
        for(i=0;stack[i].width;i++){
            if(isCurrent(stack[i]) && isCurrent(space[j])){
                if(congruent(space[j], stack[i]) && adjacentrectangle(space,j,NOTYET) == NOTYET){
                    r=space[j];
                    r.created=calltxn;
                    rpush(callstack, r);
                    deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                    deleteTxn(space[j],spacetxn);
                }
            }
        }
    }
    if(!notEmpty(space)){
        return TRUE;
    }
    rectangle e;
    for(j=0;space[j].width;j++){
        if(isCurrent(space[j])){
            e=space[j];
            for(k=0,map=0;space[k].width;k++){
                if(k != j && isCurrent(space[k])){
                    d=isAdjacent(space[j], space[k]);
                    if(d != NOTYET){
                        map|=d;
                    }
                }
            }
            if(bitcount(map) == 1){ /* space[j] has adjacent space on only one side */
                if(map == TOPEDGE || map == BOTTOMEDGE){
                    e.height=expanse(space,j,map);
                }
                else if(map == LEFTEDGE || map == RIGHTEDGE){
                    e.width=expanse(space,j,map);
                }
                for(i=0;stack[i].width;i++){
                    if(isCurrent(stack[i])){
                        if(congruent(e, stack[i])){
                            e.created=calltxn;
                            rpush(callstack, e);
                            deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                            if(!removerectangle(space, e, spacetxn)){
                                printf("Logic error in match/expanse.  Terminating\n");
                                exit(0);
                            }
                            if(match(stack,callstack,space)){
                                return TRUE;
                            }
                            else {
                                rollback(stack,stacktxn);
                                rollback(callstack,calltxn);
                                rollback(space,spacetxn);
                                return FALSE;
                            }
                        }
                        else if(congruent(space[j], stack[i])){
                            r=space[j];
                            r.created=calltxn;
                            rpush(callstack, r);
                            deleteTxn(stack[i],stacktxn);
                            if(!removerectangle(space, r, spacetxn)){
                                printf("Logic error in match/expanse.  Terminating\n");
                                exit(0);
                            }
                            if(match(stack,callstack,space)){
                                return TRUE;
                            }
                            else {
                                rollback(stack,stacktxn);
                                rollback(callstack,calltxn);
                                rollback(space,spacetxn);
                                return FALSE;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    if(notEmpty(space)){
        rollback(stack,stacktxn);
        rollback(callstack,calltxn);
        rollback(space,spacetxn);
        return FALSE;
    }
    return TRUE;
}
int removerectangle(rectangle *space, rectangle r, int ntxn){
    int i,status=TRUE;
    for(i=0;space[i].width;i++){
        if(space[i].deleted == NOTYET){
            if(areEqual(space[i], r)){
                space[i].deleted=ntxn;
                return TRUE;
            }
            else if(containsRectangle(space[i], r)){
                if(r.x > space[i].x){
                    splitrectanglevertically(space, i, r.x, ntxn);
                }
                else if(r.y > space[i].y){
                    splitrectanglehorizontally(space, i, r.y, ntxn);
                }
                else if(r.x+r.width < space[i].x+space[i].width){
                    splitrectanglevertically(space, i, r.x+r.width, ntxn);
                }
                else if(r.y+r.height < space[i].y+space[i].height){
                    splitrectanglehorizontally(space, i, r.y+r.height, ntxn);
                }
            }
            else if(overlap(space[i], r)){  /* we have to split both */
                rectangle aux;
                if(r.x < space[i].x){
                    aux=r;
                    aux.width=space[i].x-r.x;
                    r.x+=aux.width;
                    r.width-=aux.width;
                    if(!removerectangle(space,aux,ntxn)){
                        return FALSE;
                    }
                }
                if(r.x+r.width > space[i].x+space[i].width){
                    aux=r;
                    aux.x=space[i].x+space[i].width;
                    aux.width=r.x+r.width-aux.x;
                    r.width-=aux.width;
                    if(!removerectangle(space,aux,ntxn)){
                        return FALSE;
                    }
                }
                if(r.y < space[i].y){
                    aux=r;
                    aux.height=space[i].y-aux.y;
                    r.y+=aux.height;
                    r.height-=aux.height;
                    if(!removerectangle(space,aux,ntxn)){
                        return FALSE;
                    }
                }
                if(r.y+r.height > space[i].y+space[i].height){
                    aux=r;
                    aux.y=space[i].y+space[i].height;
                    aux.height=r.y+r.height-aux.y;
                    r.height-=aux.height;
                    if(!removerectangle(space,aux,ntxn)){
                        return FALSE;
                    }
                }
                if(areEqual(space[i], r)){
                    space[i].deleted=ntxn;
                    return TRUE;
                }
                else {
                    if(!removerectangle(space,r,ntxn)){
                        return FALSE;
                    }
                    return TRUE;
                }
            }
        }
    }
    return TRUE;
}
int main(int argc, char *argv[]){
    int side=15;
    int n=5;
    int budget=0;
    int status;
    while((status=getopt(argc,argv,"l:n:")) >= 0){
        switch(status){
        case 'l':
            sscanf(optarg,"%d",&side);
            break;
        case 'n':
            sscanf(optarg,"%d",&n);
            break;
        }
    }
    budget=64;
    while(solve(side,n,budget) == FALSE){
        budget+=16;
    }
}