Для получения дополнительной информации посмотрите это видео и перейдите к A276523 для связанной последовательности.

Головоломка Мондриана (целое число n ) выглядит следующим образом:

Вставьте неконгруэнтные прямоугольники в n*n квадратную сетку. Какая наименьшая разница возможна между самым большим и самым маленьким прямоугольником?

Для 6, разницы оптимальной для M(6)IS 5, и может быть продемонстрировано следующим образом:

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

Самый большой прямоугольник (L) имеет площадь 2 * 4 = 8, а самый маленький прямоугольник (S) имеет площадь 1 * 3 = 3. Поэтому разница есть 8 - 3 = 5.

Имейте в виду, что в настоящее время не найдено оптимальных решений для n > 44.

Ваша задача - создать программу, которая генерирует сетку Мондриана, которая содержит (неоптимальное) решение с заданным целым числом n.

Вы будете проверены на числа от 100 до 150. Ваша оценка для каждого теста будет разница между самым большим и самым маленьким прямоугольником. Ваш общий балл - это сумма ваших баллов за все тесты от 100 до 150.

Вы должны представить свой вывод так:

{number}
{grid}

Где numberнаходится оценка (разница между наибольшим и наименьшим), а gridтакже:

• Многолинейная строка, или
• Двумерный список.

Сетка ДОЛЖНА четко показывать, где начинается и заканчивается прямоугольник.

Правила:

• Ваша программа должна соответствовать вашему ответу.
• Ваша программа должна вывести значение для любого числа от 100 до 150 в течение 1 часа на современном ноутбуке.
• Ваша программа должна генерировать одно и то же решение для целого числа nкаждый раз, когда программа запускается.
• Вы должны предоставить ссылку на результаты всех 51 решений (используя Pastebin, Github Gist ... что угодно, правда).
• У вас должно быть как минимум два прямоугольника на квадратной сетке для вашего решения.

Пит, 9625

(Это наконец работает!)

Люди требовали этого, так что вот оно. Это чрезвычайно наивное решение (по сути такое же, как и свободные верхние границы на странице OEIS): оно делит каждый квадрат всего на два прямоугольника.

Эта суть содержит детали в двух файлах:

• Вывод программы (используя npiet v1.3) для всех необходимых входов. Обратите внимание, что я захватил только стандартный вывод, поэтому ?это приглашение к вводу, за которым сразу следует оценка результата, а затем сетка.
• Источник «псевдо-сборки», который я использовал для планирования программы.

объяснение

Эта программа занимает одно число N качестве ввода. Если число нечетное, оценка является числом; если даже, счет в два раза больше.

После вывода результата остальная часть левой части программы тратится на заполнение стека пятью лотами следующей информации:

• Ширина сетки (которая N )
• Количество строк для печати
• Символ для печати по сетке (либо _ пробел)
• Символ для печати на каждом краю сетки (пробел или |)

Правая часть программы берет каждый набор из четырех значений и печатает эту часть сетки.

C 6108

При этом используется рекурсивная (действительно итеративная) версия минимального решения. Вместо того, чтобы делить квадрат на два прямоугольника, где один немного больше половины площади, он делит его на N прямоугольников. Таким образом, первый прямоугольник немного больше, чем 1/Nобщая площадь. Затем, взяв остаток, программа отсекает прямоугольник, немного больший, чем 1/(N-1)остаток, и так далее, пока не возьмет остаток как последний прямоугольник. Прямоугольники отрезаются от остатка по спирали по часовой стрелке, поэтому сначала сверху, затем справа и т. Д.

Поскольку это очень прямой метод, а не поиск по широкому пространству, он работает быстро - примерно 25 секунд (на Raspberry Pi), чтобы найти 74 решения, каждое для данного набора проблем.

Мое намерение состоит в том, чтобы использовать эти результаты для лучшего информирования алгоритма поиска для более сложного подхода.

Выходные данные дают оценку, а также (ascii) рисунок и координаты для вершин прямоугольников. Вершины расположены по часовой стрелке, начиная с верхнего левого угла рассматриваемого прямоугольника.

Разработано с использованием gcc 4.9.2-10.

Результаты на https://github.com/JaySpencerAnderson/mondrian

Код:

#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);
}

С - 2982

Эта программа реализует поиск по широкому набору результатов. Важной частью практического поиска был провал на раннем этапе и / или отказ от плохих путей.

Это создает набор прямоугольников, которые необходимо учитывать при решении. Сгенерированный набор прямоугольников позволяет избежать тех с размерами, которые не будут полезны. Например, если программа пытается найти решение для квадрата 128x128, разделенного на 8 прямоугольников, она сгенерирует прямоугольник 128x16. Он не сгенерирует это значение 120x17, потому что нет перспективы создания прямоугольника шириной 8, чтобы заполнить пробел в конце 120.

Первоначальная стратегия размещения прямоугольников состоит в том, чтобы разместить их внутри периметра квадрата (функция buildedge). Таким образом, алгоритм получает довольно быструю обратную связь на каждом углу относительно того, есть ли проблема с выбранной последовательностью. Размещая прямоугольники, логика продолжает следить за тем, чтобы не возникли какие-либо пробелы в пространстве, которые слишком узки для какого-либо прямоугольника. После успешного заполнения периметра стратегия меняется на попытку сопоставить оставшееся пространство с оставшимися прямоугольниками (функция соответствия).

Еще одна вещь, которая может представлять интерес, - это то, что она реализует транзакции с откатом для стеков прямоугольников.

Эта программа не пытается найти наиболее подходящее. Он получает бюджет (64) и выходит, когда находит первое решение. Если решение не найдено, мы увеличиваем бюджет (на 16) и пытаемся снова. Требуемое время (на ноутбуке Dell с процессором I7) варьировалось от чуть менее минуты до 48 минут на 150 на стороне (149 на стороне заняло менее 2 минут). Все 51 решения использовали 11 прямоугольников. Баллы 51 решения варьировались от 41 до 78. Причины, по которым я использовал 11 прямоугольников, заключались в том, что оценка была ниже, чем при меньшем количестве прямоугольников, и казалось, что для 12 прямоугольников потребуется намного больше, чем выделенный час.

Решения и код можно найти по адресу https://github.com/JaySpencerAnderson/mondrian . Это два файла my4 *.

Кстати, если вы скомпилируете это в «my4» и выполните его следующим образом: «./my4 -h», это даст вам возможность использования. Если вы хотите увидеть это в действии, попробуйте что-то вроде «./my4 -l 50 -n 8». Если вы измените значение «#if 0» на «#if 1», оно отобразит оставшееся место на экране. Если вы хотите изменить это для отображения прямоугольников, найдите одну точку, где код выполняет «graph (space, side)» и замените ее на «graph (callstack, side)». Я бы также предложил изменить первоначальный бюджет с 64 до 32, если вы хотите поиграть с решениями для квадратов шириной около 50. Решение для меньших квадратов будет лучше с меньшим бюджетом.

Программа ниже является функциональной. Проверьте github на полный код (с использованием, комментариями и т. Д.).

#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;
    }
}