From http://www.jwz.org/xscreensaver/xscreensaver-5.38.tar.gz
[xscreensaver] / hacks / penrose.c
1 /* -*- Mode: C; tab-width: 4 -*- */
2 /* penrose --- quasiperiodic tilings */
3
4 /*  As reported in News of the Weird:
5
6           In April, Sir Roger Penrose, a British math professor who has worked
7           with Stephen Hawking on such topics as relativity, black holes, and
8           whether time has a beginning, filed a copyright-infringement lawsuit
9           against the Kimberly-Clark Corporation, which Penrose said copied a
10           pattern he created (a pattern demonstrating that "a nonrepeating
11           pattern could exist in nature") for its Kleenex quilted toilet paper.
12           Penrose said he doesn't like litigation but, "When it comes to the
13           population of Great Britain being invited by a multinational to wipe
14           their bottoms on what appears to be the work of a Knight of the
15           Realm, then a last stand must be taken."
16
17                                 NOTW #491, 4-jul-1997, by Chuck Shepherd.
18                                 http://www.nine.org/notw/notw.html
19  */
20
21 #if 0
22 static const char sccsid[] = "@(#)penrose.c     5.00 2000/11/01 xlockmore";
23 #endif
24
25 /*-
26  * Copyright (c) 1996 by Timo Korvola <tkorvola@dopey.hut.fi>
27  *
28  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
29  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
30  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
31  * both that copyright notice and this permission notice appear in
32  * supporting documentation.
33  *
34  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
35  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
36  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
37  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
38  * other special, indirect and consequential damages.
39  *
40  * Revision History:
41  * 01-Nov-2000: Allocation checks
42  * 10-May-1997: Jamie Zawinski <jwz@jwz.org> compatible with xscreensaver
43  * 09-Sep-1996: Written.
44  */
45
46 /*-
47 Be careful, this probably still has a few bugs (many of which may only
48 appear with a very low probability).  These are seen with -verbose .
49 If one of these are hit penrose will reinitialize.
50 */
51
52 /*-
53  * See Onoda, Steinhardt, DiVincenzo and Socolar in
54  * Phys. Rev. Lett. 60, #25, 1988 or
55  * Strandburg in Computers in Physics, Sep/Oct 1991.
56  *
57  * This implementation uses the simpler version of the growth
58  * algorithm, i.e., if there are no forced vertices, a randomly chosen
59  * tile is added to a randomly chosen vertex (no preference for those
60  * 108 degree angles).
61  *
62  * There are two essential differences to the algorithm presented in
63  * the literature: First, we do not allow the tiling to enclose an
64  * untiled area.  Whenever this is in danger of happening, we just
65  * do not add the tile, hoping for a better random choice the next
66  * time.  Second, when choosing a vertex randomly, we will take
67  * one that lies within the viewport if available.  If this seems to
68  * cause enclosures in the forced rule case, we will allow invisible
69  * vertices to be chosen.
70  *
71  * Tiling is restarted whenever one of the following happens: there
72  * are no incomplete vertices within the viewport or the tiling has
73  * extended a window's length beyond the edge of the window
74  * horizontally or vertically or forced rule choice has failed 100
75  * times due to areas about to become enclosed.
76  *
77  * Introductory info:
78  * Science News March 23 1985 Vol 127, No. 12
79  * Science News July 16 1988 Vol 134, No. 3
80  * The Economist Sept 17 1988 pg. 100
81  *
82  */
83
84 #ifdef STANDALONE
85 #define MODE_penrose
86 #define DEFAULTS        "*delay: 10000 \n" \
87                                         "*size: 40 \n" \
88                                         "*ncolors: 64 \n" \
89                                         "*fpsSolid: true \n" \
90                                         "*ignoreRotation: True \n" \
91
92 # define release_penrose 0
93 # define penrose_handle_event 0
94 # include "xlockmore.h"         /* from the xscreensaver distribution */
95 #else /* !STANDALONE */
96 # include "xlock.h"             /* from the xlockmore distribution */
97 #endif /* !STANDALONE */
98
99 #ifdef MODE_penrose
100
101 #define DEF_AMMANN  "False"
102
103 static Bool ammann;
104
105 static XrmOptionDescRec opts[] =
106 {
107         {"-ammann", ".penrose.ammann", XrmoptionNoArg, "on"},
108         {"+ammann", ".penrose.ammann", XrmoptionNoArg, "off"}
109 };
110 static argtype vars[] =
111 {
112         {&ammann, "ammann", "Ammann", DEF_AMMANN, t_Bool}
113 };
114 static OptionStruct desc[] =
115 {
116         {"-/+ammann", "turn on/off Ammann lines"}
117 };
118
119 ENTRYPOINT ModeSpecOpt penrose_opts =
120 {sizeof opts / sizeof opts[0], opts, sizeof vars / sizeof vars[0], vars, desc};
121
122 #ifdef USE_MODULES
123 ModStruct   penrose_description =
124 {"penrose", "init_penrose", "draw_penrose", (char *) NULL,
125  "init_penrose", "init_penrose", "free_penrose", &penrose_opts,
126  10000, 1, 1, -40, 64, 1.0, "",
127  "Shows Penrose's quasiperiodic tilings", 0, NULL};
128
129 #endif
130
131 /*-
132  * Annoyingly the ANSI C library people have reserved all identifiers
133  * ending with _t for future use.  Hence we use _c as a suffix for
134  * typedefs (c for class, although this is not C++).
135  */
136
137 #define MINSIZE 5
138
139 /*-
140  * In theory one could fit 10 tiles to a single vertex.  However, the
141  * vertex rules only allow at most seven tiles to meet at a vertex.
142  */
143
144 #define CELEBRATE 31415         /* This causes a pause, an error occurred. */
145 #define COMPLETION 3141         /* This causes a pause, tiles filled up screen. */
146
147 #define MAX_TILES_PER_VERTEX 7
148 #define N_VERTEX_RULES 8
149 #define ALLOC_NODE(type) (type *)malloc(sizeof (type))
150
151 /*-
152  * These are used to specify directions.  They can also be used in bit
153  * masks to specify a combination of directions.
154  */
155 #define S_LEFT 1
156 #define S_RIGHT 2
157
158
159 /*-
160  * We do not actually maintain objects corresponding to the tiles since
161  * we do not really need them and they would only consume memory and
162  * cause additional bookkeeping.  Instead we only have vertices, and
163  * each vertex lists the type of each adjacent tile as well as the
164  * position of the vertex on the tile (hereafter refered to as
165  * "corner").  These positions are numbered in counterclockwise order
166  * so that 0 is where two double arrows meet (see one of the
167  * articles).  The tile type and vertex number are stored in a single
168  * integer (we use char, and even most of it remains unused).
169  *
170  * The primary use of tile objects would be draw traversal, but we do
171  * not currently do redraws at all (we just start over).
172  */
173 #define VT_CORNER_MASK 0x3
174 #define VT_TYPE_MASK 0x4
175 #define VT_THIN 0
176 #define VT_THICK 0x4
177 #define VT_BITS 3
178 #define VT_TOTAL_MASK 0x7
179
180 typedef unsigned char vertex_type_c;
181
182 /*-
183  * These allow one to compute the types of the other corners of the tile.  If
184  * you are standing at a vertex of type vt looking towards the middle of the
185  * tile, VT_LEFT( vt) is the vertex on your left etc.
186  */
187 #define VT_LEFT( vt) ((((vt) - 1) & VT_CORNER_MASK) | (((vt) & VT_TYPE_MASK)))
188 #define VT_RIGHT( vt) ((((vt) + 1) & VT_CORNER_MASK) | (((vt) & VT_TYPE_MASK)))
189 #define VT_FAR( vt) ((vt) ^ 2)
190
191
192 /*-
193  * Since we do not do redraws, we only store the vertices we need.  These are
194  * the ones with still some empty space around them for the growth algorithm
195  * to fill.
196  *
197  * Here we use a doubly chained ring-like structure as vertices often need
198  * to be removed or inserted (they are kept in geometrical order
199  * circling the tiled area counterclockwise).  The ring is refered to by
200  * a pointer to one more or less random node.  When deleting nodes one
201  * must make sure that this pointer continues to refer to a valid
202  * node.  A vertex count is maintained to make it easier to pick
203  * vertices randomly.
204  */
205 typedef struct forced_node forced_node_c;
206
207 typedef struct fringe_node {
208         struct fringe_node *prev;
209         struct fringe_node *next;
210         /* These are numbered counterclockwise.  The gap, if any, lies
211            between the last and first tiles.  */
212         vertex_type_c tiles[MAX_TILES_PER_VERTEX];
213         int         n_tiles;
214         /* A bit mask used to indicate vertex rules that are still applicable for
215            completing this vertex.  Initialize this to (1 << N_VERTEX_RULES) - 1,
216            i.e., all ones, and the rule matching functions will automatically mask
217            out rules that no longer match. */
218         unsigned char rule_mask;
219         /* If the vertex is on the forced vertex list, this points to the
220            pointer to the appropriate node in the list.  To remove the
221            vertex from the list just set *list_ptr to the next node,
222            deallocate and decrement node count. */
223         struct forced_node **list_ptr;
224         /* Screen coordinates. */
225         XPoint      loc;
226         /* We also keep track of 5D coordinates to avoid rounding errors.
227            These are in units of edge length. */
228         int         fived[5];
229         /* This is used to quickly check if a vertex is visible. */
230         unsigned char off_screen;
231 } fringe_node_c;
232
233 typedef struct {
234         fringe_node_c *nodes;
235         /* This does not count off-screen nodes. */
236         int         n_nodes;
237 } fringe_c;
238
239
240 /*-
241  * The forced vertex pool contains vertices where at least one
242  * side of the tiled region can only be extended in one way.  Note
243  * that this does not necessarily mean that there would only be one
244  * applicable rule.  forced_sides are specified using S_LEFT and
245  * S_RIGHT as if looking at the untiled region from the vertex.
246  */
247 struct forced_node {
248         fringe_node_c *vertex;
249         unsigned    forced_sides;
250         struct forced_node *next;
251 };
252
253 typedef struct {
254         forced_node_c *first;
255         int         n_nodes, n_visible;
256 } forced_pool_c;
257
258
259 /* The tiles are listed in counterclockwise order. */
260 typedef struct {
261         vertex_type_c tiles[MAX_TILES_PER_VERTEX];
262         int         n_tiles;
263 } vertex_rule_c;
264
265 static vertex_rule_c vertex_rules[N_VERTEX_RULES] =
266 {
267         {
268   {VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2}, 5},
269         {
270   {VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0}, 5},
271         {
272                 {VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THIN | 0}, 4},
273         {
274          {VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THIN | 1, VT_THIN | 3, VT_THICK | 2,
275           VT_THIN | 1, VT_THIN | 3}, 7},
276         {
277                 {VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2,
278                  VT_THIN | 1, VT_THIN | 3}, 6},
279         {
280                 {VT_THICK | 1, VT_THICK | 3, VT_THIN | 2}, 3},
281         {
282                 {VT_THICK | 0, VT_THIN | 0, VT_THIN | 0}, 3},
283         {
284      {VT_THICK | 2, VT_THIN | 1, VT_THICK | 3, VT_THICK | 1, VT_THIN | 3}, 5}
285 };
286
287
288 /* Match information returned by match_rules. */
289 typedef struct {
290         int         rule;
291         int         pos;
292 } rule_match_c;
293
294
295 /* Occasionally floating point coordinates are needed. */
296 typedef struct {
297         float       x, y;
298 } fcoord_c;
299
300
301 /* All angles are measured in multiples of 36 degrees. */
302 typedef int angle_c;
303
304 static angle_c vtype_angles[] =
305 {4, 1, 4, 1, 2, 3, 2, 3};
306
307 #define vtype_angle( v) (vtype_angles[ v])
308
309
310 /* This is the data related to the tiling of one screen. */
311 typedef struct {
312         int         width, height;
313         XPoint      origin;
314         int         edge_length;
315         fringe_c    fringe;
316         forced_pool_c forced;
317         int         done, failures;
318         unsigned long thick_color, thin_color;
319         int         busyLoop;
320         Bool        ammann;
321     float       ammann_r;
322     fcoord_c    fived_table[5];
323 } tiling_c;
324
325 static tiling_c *tilings = (tiling_c *) NULL;
326
327
328
329 /* Direction angle of an edge. */
330 static      angle_c
331 vertex_dir(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex, unsigned side)
332 {
333         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
334         fringe_node_c *v2 =
335         (side == S_LEFT ? vertex->next : vertex->prev);
336         register int i;
337
338         for (i = 0; i < 5; i++)
339                 switch (v2->fived[i] - vertex->fived[i]) {
340                         case 1:
341                                 return 2 * i;
342                         case -1:
343                                 return (2 * i + 5) % 10;
344                 }
345         tp->done = True;
346         if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
347                 (void) fprintf(stderr,
348                        "Weirdness in vertex_dir (this has been reported)\n");
349                 for (i = 0; i < 5; i++)
350                         (void) fprintf(stderr, "v2->fived[%d]=%d, vertex->fived[%d]=%d\n",
351                                        i, v2->fived[i], i, vertex->fived[i]);
352         }
353         tp->busyLoop = CELEBRATE;
354         return 0;
355 }
356
357
358 /* Move one step to a given direction. */
359 static void
360 add_unit_vec(angle_c dir, int *fived)
361 {
362         static const int dir2i[] = {0, 3, 1, 4, 2};
363
364         while (dir < 0)
365                 dir += 10;
366         fived[dir2i[dir % 5]] += (dir % 2 ? -1 : 1);
367 }
368
369
370 /* For comparing coordinates. */
371 #define fived_equal( f1, f2) (!memcmp( (f1), (f2), 5 * sizeof( int)))
372
373
374 /*-
375  * This computes screen coordinates from 5D representation.  Note that X
376  * uses left-handed coordinates (y increases downwards).
377  */
378 static void
379 fived_to_loc(int fived[], tiling_c * tp, XPoint *pt)
380 {
381         float       fifth = 8 * atan(1.) / 5;
382         register int i;
383         register float r;
384         register fcoord_c offset;
385
386         *pt = tp->origin;
387         offset.x = 0.0;
388         offset.y = 0.0;
389         if (tp->fived_table[0].x == .0)
390                 for (i = 0; i < 5; i++) {
391                         tp->fived_table[i].x = cos(fifth * i);
392                         tp->fived_table[i].y = sin(fifth * i);
393                 }
394         for (i = 0; i < 5; i++) {
395                 r = fived[i] * tp->edge_length;
396                 offset.x += r * tp->fived_table[i].x;
397                 offset.y -= r * tp->fived_table[i].y;
398         }
399         (*pt).x += (int) (offset.x + .5);
400         (*pt).y += (int) (offset.y + .5);
401 }
402
403
404 /* Mop up dynamic data for one screen. */
405 ENTRYPOINT void
406 free_penrose(ModeInfo * mi)
407 {
408         tiling_c * tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
409         register fringe_node_c *fp1, *fp2;
410         register forced_node_c *lp1, *lp2;
411
412         if (tp->fringe.nodes == NULL)
413                 return;
414         fp1 = tp->fringe.nodes;
415         do {
416                 fp2 = fp1;
417                 fp1 = fp1->next;
418                 (void) free((void *) fp2);
419         } while (fp1 != tp->fringe.nodes);
420         tp->fringe.nodes = (fringe_node_c *) NULL;
421         for (lp1 = tp->forced.first; lp1 != 0;) {
422                 lp2 = lp1;
423                 lp1 = lp1->next;
424                 (void) free((void *) lp2);
425         }
426         tp->forced.first = 0;
427 }
428
429
430 /* Called to init the mode. */
431 ENTRYPOINT void
432 init_penrose(ModeInfo * mi)
433 {
434         tiling_c   *tp;
435         fringe_node_c *fp;
436         int         i, size;
437
438         MI_INIT (mi, tilings);
439         tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
440
441 #if 0 /* if you do this, then the -ammann and -no-ammann options don't work.
442          -- jwz */
443         if (MI_IS_FULLRANDOM(mi))
444                 tp->ammann = (Bool) (LRAND() & 1);
445         else
446 #endif /* 0 */
447                 tp->ammann = ammann;
448
449         tp->done = False;
450         tp->busyLoop = 0;
451         tp->failures = 0;
452         tp->width = MI_WIDTH(mi);
453         tp->height = MI_HEIGHT(mi);
454         if (MI_NPIXELS(mi) > 2) {
455                 tp->thick_color = NRAND(MI_NPIXELS(mi));
456                 /* Insure good contrast */
457                 tp->thin_color = (NRAND(2 * MI_NPIXELS(mi) / 3) + tp->thick_color +
458                                   MI_NPIXELS(mi) / 6) % MI_NPIXELS(mi);
459         }
460         size = MI_SIZE(mi);
461         if (size < -MINSIZE)
462                 tp->edge_length = NRAND(MIN(-size, MAX(MINSIZE,
463                    MIN(tp->width, tp->height) / 2)) - MINSIZE + 1) + MINSIZE;
464         else if (size < MINSIZE) {
465                 if (!size)
466                         tp->edge_length = MAX(MINSIZE, MIN(tp->width, tp->height) / 2);
467                 else
468                         tp->edge_length = MINSIZE;
469         } else
470                 tp->edge_length = MIN(size, MAX(MINSIZE,
471                                             MIN(tp->width, tp->height) / 2));
472         tp->origin.x = (tp->width / 2 + NRAND(tp->width)) / 2;
473         tp->origin.y = (tp->height / 2 + NRAND(tp->height)) / 2;
474         tp->fringe.n_nodes = 2;
475         if (tp->fringe.nodes != NULL)
476                 free_penrose(mi);
477         if (tp->fringe.nodes != NULL || tp->forced.first != 0) {
478                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
479                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in init_penrose()\n");
480                         (void) fprintf(stderr, "tp->fringe.nodes = NULL && tp->forced.first = 0\n");
481                 }
482                 free_penrose(mi);       /* Try again */
483                 tp->done = True;
484         }
485         tp->forced.n_nodes = tp->forced.n_visible = 0;
486         if ((fp = tp->fringe.nodes = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
487                 free_penrose(mi);
488                 return;
489         }
490         if (fp == 0) {
491                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
492                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in init_penrose()\n");
493                         (void) fprintf(stderr, "fp = 0\n");
494                 }
495                 if ((fp = tp->fringe.nodes = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
496                         free_penrose(mi);
497                         return;
498                 }
499                 tp->done = True;
500         }
501         /* First vertex. */
502         fp->rule_mask = (1 << N_VERTEX_RULES) - 1;
503         fp->list_ptr = 0;
504         if  ((fp->prev = fp->next = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
505                 free_penrose(mi);
506                 return;
507         }
508         if (fp->next == 0) {
509                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
510                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in init_penrose()\n");
511                         (void) fprintf(stderr, "fp->next = 0\n");
512                 }
513                 if ((fp->prev = fp->next = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
514                         free_penrose(mi);
515                         return;
516                 }
517                 tp->done = True;
518         }
519         fp->n_tiles = 0;
520         fp->loc = tp->origin;
521         fp->off_screen = False;
522         for (i = 0; i < 5; i++)
523                 fp->fived[i] = 0;
524
525         /* Second vertex. */
526         *(fp->next) = *fp;
527         fp->next->prev = fp->next->next = fp;
528         fp = fp->next;
529         i = NRAND(5);
530         fp->fived[i] = 2 * NRAND(2) - 1;
531         fived_to_loc(fp->fived, tp, &(fp->loc));
532         /* That's it!  We have created our first edge. */
533
534         MI_CLEARWINDOW(mi);
535 }
536
537 /*-
538  * This attempts to match the configuration of vertex with the vertex
539  * rules.   The return value is a total match count.  If matches is
540  * non-null, it will be used to store information about the matches
541  * and must be large enough to contain it.  To play it absolutely
542  * safe, allocate room for MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES
543  * entries when searching all matches.   The rule mask of vertex will
544  * be applied and rules masked out will not be searched.  Only strict
545  * subsequences match.  If first_only is true, the search stops when
546  * the first match is found.  Otherwise all matches will be found and
547  * the rule_mask of vertex will be updated, which also happens in
548  * single-match mode if no match is found.
549  */
550 static int
551 match_rules(fringe_node_c * vertex, rule_match_c * matches, int first_only)
552 {
553         /* I will assume that I can fit all the relevant bits in vertex->tiles
554            into one unsigned long.  With 3 bits per element and at most 7
555            elements this means 21 bits, which should leave plenty of room.
556            After packing the bits the rest is just integer comparisons and
557            some bit shuffling.  This is essentially Rabin-Karp without
558            congruence arithmetic. */
559         register int i, j;
560         int         hits = 0, good_rules[N_VERTEX_RULES], n_good = 0;
561         unsigned long
562                     vertex_hash = 0, lower_bits_mask = ~(VT_TOTAL_MASK << VT_BITS * (vertex->n_tiles - 1));
563         unsigned    new_rule_mask = 0;
564
565         for (i = 0; i < N_VERTEX_RULES; i++)
566                 if (vertex->n_tiles >= vertex_rules[i].n_tiles)
567                         vertex->rule_mask &= ~(1 << i);
568                 else if (vertex->rule_mask & 1 << i)
569                         good_rules[n_good++] = i;
570         for (i = 0; i < vertex->n_tiles; i++)
571                 vertex_hash |= (unsigned long) vertex->tiles[i] << (VT_BITS * i);
572
573         for (j = 0; j < n_good; j++) {
574                 unsigned long rule_hash = 0;
575                 vertex_rule_c *vr = vertex_rules + good_rules[j];
576
577                 for (i = 0; i < vertex->n_tiles; i++)
578                         rule_hash |= (unsigned long) vr->tiles[i] << (VT_BITS * i);
579                 if (rule_hash == vertex_hash) {
580                         if (matches != 0) {
581                                 matches[hits].rule = good_rules[j];
582                                 matches[hits].pos = 0;
583                         }
584                         hits++;
585                         if (first_only)
586                                 return hits;
587                         else
588                                 new_rule_mask |= 1 << good_rules[j];
589                 }
590                 for (i = vr->n_tiles - 1; i > 0; i--) {
591                         rule_hash = vr->tiles[i] | (rule_hash & lower_bits_mask) << VT_BITS;
592                         if (vertex_hash == rule_hash) {
593                                 if (matches != 0) {
594                                         matches[hits].rule = good_rules[j];
595                                         matches[hits].pos = i;
596                                 }
597                                 hits++;
598                                 if (first_only)
599                                         return hits;
600                                 else
601                                         new_rule_mask |= 1 << good_rules[j];
602                         }
603                 }
604         }
605         vertex->rule_mask = new_rule_mask;
606         return hits;
607 }
608
609
610 /*-
611  * find_completions finds the possible ways to add a tile to a vertex.
612  * The return values is the number of such possibilities.  You must
613  * first call match_rules to produce matches and n_matches.  sides
614  * specifies which side of the vertex to extend and can be S_LEFT or
615  * S_RIGHT.  If results is non-null, it should point to an array large
616  * enough to contain the results, which will be stored there.
617  * MAX_COMPL elements will always suffice.  If first_only is true we
618  * stop as soon as we find one possibility (NOT USED).
619  */
620 #define MAX_COMPL 2
621
622 static int
623 find_completions(fringe_node_c * vertex, rule_match_c * matches, int n_matches,
624                unsigned side, vertex_type_c * results /*, int first_only */ )
625 {
626         int         n_res = 0, cont;
627         register int i, j;
628         vertex_type_c buf[MAX_COMPL];
629
630         if (results == 0)
631                 results = buf;
632         if (n_matches <= 0)
633                 return 0;
634         for (i = 0; i < n_matches; i++) {
635                 vertex_rule_c *rule = vertex_rules + matches[i].rule;
636                 int         pos = (matches[i].pos
637                    + (side == S_RIGHT ? vertex->n_tiles : rule->n_tiles - 1))
638                 % rule->n_tiles;
639                 vertex_type_c vtype = rule->tiles[pos];
640
641                 cont = 1;
642                 for (j = 0; j < n_res; j++)
643                         if (vtype == results[j]) {
644                                 cont = 0;
645                                 break;
646                         }
647                 if (cont)
648                         results[n_res++] = vtype;
649         }
650         return n_res;
651 }
652
653
654 /*-
655  * Draw a tile on the display.  Vertices must be given in a
656  * counterclockwise order.  vtype is the vertex type of v1 (and thus
657  * also gives the tile type).
658  */
659 static void
660 draw_tile(fringe_node_c * v1, fringe_node_c * v2,
661           fringe_node_c * v3, fringe_node_c * v4,
662           vertex_type_c vtype, ModeInfo * mi)
663 {
664         Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
665         Window      window = MI_WINDOW(mi);
666         GC          gc = MI_GC(mi);
667         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
668         XPoint      pts[5];
669         vertex_type_c corner = vtype & VT_CORNER_MASK;
670
671         if (v1->off_screen && v2->off_screen && v3->off_screen && v4->off_screen)
672                 return;
673         pts[corner] = v1->loc;
674         pts[VT_RIGHT(corner)] = v2->loc;
675         pts[VT_FAR(corner)] = v3->loc;
676         pts[VT_LEFT(corner)] = v4->loc;
677         pts[4] = pts[0];
678         if (MI_NPIXELS(mi) > 2) {
679                 if ((vtype & VT_TYPE_MASK) == VT_THICK)
680                         XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thick_color));
681                 else
682                         XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thin_color));
683         } else
684                 XSetForeground(display, gc, MI_WHITE_PIXEL(mi));
685         XFillPolygon(display, window, gc, pts, 4, Convex, CoordModeOrigin);
686         XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
687         XDrawLines(display, window, gc, pts, 5, CoordModeOrigin);
688
689         if (tp->ammann) {
690                 /* Draw some Ammann lines for debugging purposes.  This will probably
691                    fail miserably on a b&w display. */
692
693                 if ((vtype & VT_TYPE_MASK) == VT_THICK) {
694
695                         if (tp->ammann_r == .0) {
696                                 float       pi10 = 2 * atan(1.) / 5;
697
698                                 tp->ammann_r = 1 - sin(pi10) / (2 * sin(3 * pi10));
699                         }
700                         if (MI_NPIXELS(mi) > 2)
701                                 XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thin_color));
702                         else {
703                                 XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
704                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineOnOffDash, CapNotLast, JoinMiter);
705                         }
706                         XDrawLine(display, window, gc,
707                               (int) (tp->ammann_r * pts[3].x + (1 - tp->ammann_r) * pts[0].x + .5),
708                               (int) (tp->ammann_r * pts[3].y + (1 - tp->ammann_r) * pts[0].y + .5),
709                               (int) (tp->ammann_r * pts[1].x + (1 - tp->ammann_r) * pts[0].x + .5),
710                              (int) (tp->ammann_r * pts[1].y + (1 - tp->ammann_r) * pts[0].y + .5));
711                         if (MI_NPIXELS(mi) <= 2)
712                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineSolid, CapNotLast, JoinMiter);
713                 } else {
714                         if (MI_NPIXELS(mi) > 2)
715                                 XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thick_color));
716                         else {
717                                 XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
718                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineOnOffDash, CapNotLast, JoinMiter);
719                         }
720                         XDrawLine(display, window, gc,
721                                   (int) ((pts[3].x + pts[2].x) / 2 + .5),
722                                   (int) ((pts[3].y + pts[2].y) / 2 + .5),
723                                   (int) ((pts[1].x + pts[2].x) / 2 + .5),
724                                   (int) ((pts[1].y + pts[2].y) / 2 + .5));
725                         if (MI_NPIXELS(mi) <= 2)
726                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineSolid, CapNotLast, JoinMiter);
727                 }
728         }
729 }
730
731 /*-
732  * Update the status of this vertex on the forced vertex queue.  If
733  * the vertex has become untileable set tp->done.  This is supposed
734  * to detect dislocations -- never call this routine with a completely
735  * tiled vertex.
736  *
737  * Check for untileable vertices in check_vertex and stop tiling as
738  * soon as one finds one.  I don't know if it is possible to run out
739  * of forced vertices while untileable vertices exist (or will
740  * cavities inevitably appear).  If this can happen, add_random_tile
741  * might get called with an untileable vertex, causing ( n <= 1).
742  * (This is what the tp->done checks for).
743  *
744  * A delayLoop celebrates the dislocation.
745  */
746 static void
747 check_vertex(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex, tiling_c * tp)
748 {
749         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
750         int         n_hits = match_rules(vertex, hits, False);
751         unsigned    forced_sides = 0;
752
753         if (vertex->rule_mask == 0) {
754                 tp->done = True;
755                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
756                         (void) fprintf(stderr, "Dislocation occurred!\n");
757                 }
758                 tp->busyLoop = CELEBRATE;       /* Should be able to recover */
759         }
760         if (1 == find_completions(vertex, hits, n_hits, S_LEFT, 0 /*, False */ ))
761                 forced_sides |= S_LEFT;
762         if (1 == find_completions(vertex, hits, n_hits, S_RIGHT, 0 /*, False */ ))
763                 forced_sides |= S_RIGHT;
764         if (forced_sides == 0) {
765                 if (vertex->list_ptr != 0) {
766                         forced_node_c *node = *vertex->list_ptr;
767
768                         *vertex->list_ptr = node->next;
769                         if (node->next != 0)
770                                 node->next->vertex->list_ptr = vertex->list_ptr;
771                         (void) free((void *) node);
772                         tp->forced.n_nodes--;
773                         if (!vertex->off_screen)
774                                 tp->forced.n_visible--;
775                         vertex->list_ptr = 0;
776                 }
777         } else {
778                 forced_node_c *node;
779
780                 if (vertex->list_ptr == 0) {
781                         if ((node = ALLOC_NODE(forced_node_c)) == NULL)
782                                 return;
783                         node->vertex = vertex;
784                         node->next = tp->forced.first;
785                         if (tp->forced.first != 0)
786                                 tp->forced.first->vertex->list_ptr = &(node->next);
787                         tp->forced.first = node;
788                         vertex->list_ptr = &(tp->forced.first);
789                         tp->forced.n_nodes++;
790                         if (!vertex->off_screen)
791                                 tp->forced.n_visible++;
792                 } else
793                         node = *vertex->list_ptr;
794                 node->forced_sides = forced_sides;
795         }
796 }
797
798
799 /*-
800  * Delete this vertex.  If the vertex is a member of the forced vertex queue,
801  * also remove that entry.  We assume that the vertex is no longer
802  * connected to the fringe.  Note that tp->fringe.nodes must not point to
803  * the vertex being deleted.
804  */
805 static void
806 delete_vertex(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex, tiling_c * tp)
807 {
808         if (tp->fringe.nodes == vertex) {
809                 tp->done = True;
810                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
811                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in delete_penrose()\n");
812                         (void) fprintf(stderr, "tp->fringe.nodes == vertex\n");
813                 }
814                 tp->busyLoop = CELEBRATE;
815         }
816         if (vertex->list_ptr != 0) {
817                 forced_node_c *node = *vertex->list_ptr;
818
819                 *vertex->list_ptr = node->next;
820                 if (node->next != 0)
821                         node->next->vertex->list_ptr = vertex->list_ptr;
822                 (void) free((void *) node);
823                 tp->forced.n_nodes--;
824                 if (!vertex->off_screen)
825                         tp->forced.n_visible--;
826         }
827         if (!vertex->off_screen)
828                 tp->fringe.n_nodes--;
829         (void) free((void *) vertex);
830 }
831
832
833 /*-
834  * Check whether the addition of a tile of type vtype would completely fill
835  * the space available at vertex.
836  */
837 static int
838 fills_vertex(ModeInfo * mi, vertex_type_c vtype, fringe_node_c * vertex)
839 {
840         return
841                 (vertex_dir(mi, vertex, S_LEFT) - vertex_dir(mi, vertex, S_RIGHT)
842                  - vtype_angle(vtype)) % 10 == 0;
843 }
844
845
846 /*-
847  * If you were to add a tile of type vtype to a specified side of
848  * vertex, fringe_changes tells you which other vertices it would
849  * attach to.  The addresses of these vertices will be stored in the
850  * last three arguments.  Null is stored if the corresponding vertex
851  * would need to be allocated.
852  *
853  * The function also analyzes which vertices would be swallowed by the tiling
854  * and thus cut off from the fringe.  The result is returned as a bit pattern.
855  */
856 #define FC_BAG 1                /* Total enclosure.  Should never occur. */
857 #define FC_NEW_RIGHT 2
858 #define FC_NEW_FAR 4
859 #define FC_NEW_LEFT 8
860 #define FC_NEW_MASK 0xe
861 #define FC_CUT_THIS 0x10
862 #define FC_CUT_RIGHT 0x20
863 #define FC_CUT_FAR 0x40
864 #define FC_CUT_LEFT 0x80
865 #define FC_CUT_MASK 0xf0
866 #define FC_TOTAL_MASK 0xff
867
868 static unsigned
869 fringe_changes(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex,
870                unsigned side, vertex_type_c vtype,
871                fringe_node_c ** right, fringe_node_c ** far,
872                fringe_node_c ** left)
873 {
874         fringe_node_c *v, *f = (fringe_node_c *) NULL;
875         unsigned    result = FC_NEW_FAR;        /* We clear this later if necessary. */
876
877         if (far)
878                 *far = 0;
879         if (fills_vertex(mi, vtype, vertex)) {
880                 result |= FC_CUT_THIS;
881         } else if (side == S_LEFT) {
882                 result |= FC_NEW_RIGHT;
883                 if (right)
884                         *right = 0;
885         } else {
886                 result |= FC_NEW_LEFT;
887                 if (left)
888                         *left = 0;
889         }
890
891         if (!(result & FC_NEW_LEFT)) {
892                 v = vertex->next;
893                 if (left)
894                         *left = v;
895                 if (fills_vertex(mi, VT_LEFT(vtype), v)) {
896                         result = (result & ~FC_NEW_FAR) | FC_CUT_LEFT;
897                         f = v->next;
898                         if (far)
899                                 *far = f;
900                 }
901         }
902         if (!(result & FC_NEW_RIGHT)) {
903                 v = vertex->prev;
904                 if (right)
905                         *right = v;
906                 if (fills_vertex(mi, VT_RIGHT(vtype), v)) {
907                         result = (result & ~FC_NEW_FAR) | FC_CUT_RIGHT;
908                         f = v->prev;
909                         if (far)
910                                 *far = f;
911                 }
912         }
913         if (!(result & FC_NEW_FAR)
914             && fills_vertex(mi, VT_FAR(vtype), f)) {
915                 result |= FC_CUT_FAR;
916                 result &= (~FC_NEW_LEFT & ~FC_NEW_RIGHT);
917                 if (right && (result & FC_CUT_LEFT))
918                         *right = f->next;
919                 if (left && (result & FC_CUT_RIGHT))
920                         *left = f->prev;
921         }
922         if (((result & FC_CUT_LEFT) && (result & FC_CUT_RIGHT))
923             || ((result & FC_CUT_THIS) && (result & FC_CUT_FAR)))
924                 result |= FC_BAG;
925         return result;
926 }
927
928
929 /* A couple of lesser helper functions for add_tile. */
930 static void
931 add_vtype(fringe_node_c * vertex, unsigned side, vertex_type_c vtype)
932 {
933         if (side == S_RIGHT)
934                 vertex->tiles[vertex->n_tiles++] = vtype;
935         else {
936                 register int i;
937
938                 for (i = vertex->n_tiles; i > 0; i--)
939                         vertex->tiles[i] = vertex->tiles[i - 1];
940                 vertex->tiles[0] = vtype;
941                 vertex->n_tiles++;
942         }
943 }
944
945 static fringe_node_c *
946 alloc_vertex(ModeInfo * mi, angle_c dir, fringe_node_c * from, tiling_c * tp)
947 {
948         fringe_node_c *v;
949
950         if ((v = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
951                 tp->done = True;
952                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
953                         (void) fprintf(stderr, "No memory in alloc_vertex()\n");
954                 }
955                 tp->busyLoop = CELEBRATE;
956                 return v;
957         }
958         *v = *from;
959         add_unit_vec(dir, v->fived);
960         fived_to_loc(v->fived, tp, &(v->loc));
961         if (v->loc.x < 0 || v->loc.y < 0
962             || v->loc.x >= tp->width || v->loc.y >= tp->height) {
963         int ww = tp->width;
964         int hh = tp->height;
965         if (ww < 200) ww = 200;  /* tiny window */
966         if (hh < 200) hh = 200;
967                 v->off_screen = True;
968                 if (v->loc.x < -ww || v->loc.y < -hh ||
969             v->loc.x >= 2 * ww || v->loc.y >= 2 * hh)
970                         tp->done = True;
971         } else {
972                 v->off_screen = False;
973                 tp->fringe.n_nodes++;
974         }
975         v->n_tiles = 0;
976         v->rule_mask = (1 << N_VERTEX_RULES) - 1;
977         v->list_ptr = 0;
978         return v;
979 }
980
981 /*-
982  * Add a tile described by vtype to the side of vertex.  This must be
983  * allowed by the rules -- we do not check it here.  New vertices are
984  * allocated as necessary.  The fringe and the forced vertex pool are updated.
985  * The new tile is drawn on the display.
986  *
987  * One thing we do check here is whether the new tile causes an untiled
988  * area to become enclosed by the tiling.  If this would happen, the tile
989  * is not added.  The return value is true iff a tile was added.
990  */
991 static int
992 add_tile(ModeInfo * mi,
993          fringe_node_c * vertex, unsigned side, vertex_type_c vtype)
994 {
995         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
996
997         fringe_node_c
998                 *left = (fringe_node_c *) NULL,
999                 *right = (fringe_node_c *) NULL,
1000                 *far = (fringe_node_c *) NULL,
1001                 *node;
1002         unsigned    fc = fringe_changes(mi, vertex, side, vtype, &right, &far, &left);
1003
1004         vertex_type_c
1005                 ltype = VT_LEFT(vtype),
1006                 rtype = VT_RIGHT(vtype),
1007                 ftype = VT_FAR(vtype);
1008
1009         /* By our conventions vertex->next lies to the left of vertex and
1010            vertex->prev to the right. */
1011
1012         /* This should never occur. */
1013         if (fc & FC_BAG) {
1014                 tp->done = True;
1015                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1016                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_tile()\n");
1017                         (void) fprintf(stderr, "fc = %d, FC_BAG = %d\n", fc, FC_BAG);
1018                 }
1019         }
1020         if (side == S_LEFT) {
1021                 if (right == NULL)
1022                         if ((right = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, vertex, S_LEFT) -
1023                                         vtype_angle(vtype), vertex, tp)) == NULL)
1024                                 return False;
1025                 if (far == NULL)
1026                         if ((far = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, left, S_RIGHT) +
1027                                         vtype_angle(ltype), left, tp)) == NULL)
1028                                 return False;
1029         } else {
1030                 if (left == NULL)
1031                         if ((left = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, vertex, S_RIGHT) +
1032                                         vtype_angle(vtype), vertex, tp)) == NULL)
1033                                 return False;
1034                 if (far == NULL)
1035                         if ((far = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, right, S_LEFT) -
1036                                         vtype_angle(rtype), right, tp)) == NULL)
1037                                 return False;
1038         }
1039
1040         /* Having allocated the new vertices, but before joining them with
1041            the rest of the fringe, check if vertices with same coordinates
1042            already exist.  If any such are found, give up. */
1043         node = tp->fringe.nodes;
1044         do {
1045                 if (((fc & FC_NEW_LEFT) && fived_equal(node->fived, left->fived))
1046                     || ((fc & FC_NEW_RIGHT) && fived_equal(node->fived, right->fived))
1047                     || ((fc & FC_NEW_FAR) && fived_equal(node->fived, far->fived))) {
1048                         /* Better luck next time. */
1049                         if (fc & FC_NEW_LEFT)
1050                                 delete_vertex(mi, left, tp);
1051                         if (fc & FC_NEW_RIGHT)
1052                                 delete_vertex(mi, right, tp);
1053                         if (fc & FC_NEW_FAR)
1054                                 delete_vertex(mi, far, tp);
1055                         return False;
1056                 }
1057                 node = node->next;
1058         } while (node != tp->fringe.nodes);
1059
1060         /* Rechain. */
1061         if (!(fc & FC_CUT_THIS)) {
1062                 if (side == S_LEFT) {
1063                         vertex->next = right;
1064                         right->prev = vertex;
1065                 } else {
1066                         vertex->prev = left;
1067                         left->next = vertex;
1068                 }
1069         }
1070         if (!(fc & FC_CUT_FAR)) {
1071                 if (!(fc & FC_CUT_LEFT)) {
1072                         far->next = left;
1073                         left->prev = far;
1074                 }
1075                 if (!(fc & FC_CUT_RIGHT)) {
1076                         far->prev = right;
1077                         right->next = far;
1078                 }
1079         }
1080         draw_tile(vertex, right, far, left, vtype, mi);
1081
1082         /* Delete vertices that are no longer on the fringe.  Check the others. */
1083         if (fc & FC_CUT_THIS) {
1084                 tp->fringe.nodes = far;
1085                 delete_vertex(mi, vertex, tp);
1086         } else {
1087                 add_vtype(vertex, side, vtype);
1088                 check_vertex(mi, vertex, tp);
1089                 tp->fringe.nodes = vertex;
1090         }
1091         if (fc & FC_CUT_FAR)
1092                 delete_vertex(mi, far, tp);
1093         else {
1094                 add_vtype(far, fc & FC_CUT_RIGHT ? S_LEFT : S_RIGHT, ftype);
1095                 check_vertex(mi, far, tp);
1096         }
1097         if (fc & FC_CUT_LEFT)
1098                 delete_vertex(mi, left, tp);
1099         else {
1100                 add_vtype(left, fc & FC_CUT_FAR ? S_LEFT : S_RIGHT, ltype);
1101                 check_vertex(mi, left, tp);
1102         }
1103         if (fc & FC_CUT_RIGHT)
1104                 delete_vertex(mi, right, tp);
1105         else {
1106                 add_vtype(right, fc & FC_CUT_FAR ? S_RIGHT : S_LEFT, rtype);
1107                 check_vertex(mi, right, tp);
1108         }
1109         return True;
1110 }
1111
1112
1113 /*-
1114  * Add a forced tile to a given forced vertex.  Basically an easy job,
1115  * since we know what to add.  But it might fail if adding the tile
1116  * would cause some untiled area to become enclosed.  There is also another
1117  * more exotic culprit: we might have a dislocation.  Fortunately, they
1118  * are very rare (the PRL article reported that perfect tilings of over
1119  * 2^50 tiles had been generated).  There is a version of the algorithm
1120  * that doesn't produce dislocations, but it's a lot hairier than the
1121  * simpler version I used.
1122  */
1123 static int
1124 add_forced_tile(ModeInfo * mi, forced_node_c * node)
1125 {
1126         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1127         unsigned    side;
1128         vertex_type_c vtype = 0;
1129         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
1130         int         n;
1131
1132         if (node->forced_sides == (S_LEFT | S_RIGHT))
1133                 side = NRAND(2) ? S_LEFT : S_RIGHT;
1134         else
1135                 side = node->forced_sides;
1136         n = match_rules(node->vertex, hits, True);
1137         n = find_completions(node->vertex, hits, n, side, &vtype /*, True */ );
1138         if (n <= 0) {
1139                 tp->done = True;
1140                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1141                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_forced_tile()\n");
1142                         (void) fprintf(stderr, "n = %d\n", n);
1143                 }
1144         }
1145         return add_tile(mi, node->vertex, side, vtype);
1146 }
1147
1148
1149 /*-
1150  * Whether the addition of a tile of vtype on the given side of vertex
1151  * would conform to the rules.  The efficient way to do this would be
1152  * to add the new tile and then use the same type of search as in
1153  * match_rules.  However, this function is not a performance
1154  * bottleneck (only needed for random tile additions, which are
1155  * relatively infrequent), so I will settle for a simpler implementation.
1156  */
1157 static int
1158 legal_move(fringe_node_c * vertex, unsigned side, vertex_type_c vtype)
1159 {
1160         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
1161         vertex_type_c legal_vt[MAX_COMPL];
1162         int         n_hits, n_legal, i;
1163
1164         n_hits = match_rules(vertex, hits, False);
1165         n_legal = find_completions(vertex, hits, n_hits, side, legal_vt /*, False */ );
1166         for (i = 0; i < n_legal; i++)
1167                 if (legal_vt[i] == vtype)
1168                         return True;
1169         return False;
1170 }
1171
1172
1173 /*-
1174  * Add a randomly chosen tile to a given vertex.  This requires more checking
1175  * as we must make sure the new tile conforms to the vertex rules at every
1176  * vertex it touches. */
1177 static void
1178 add_random_tile(fringe_node_c * vertex, ModeInfo * mi)
1179 {
1180         fringe_node_c *right, *left, *far;
1181         int         i, j, n, n_hits, n_good;
1182         unsigned    side, fc, no_good, s;
1183         vertex_type_c vtypes[MAX_COMPL];
1184         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
1185         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1186
1187         if (MI_NPIXELS(mi) > 2) {
1188                 tp->thick_color = NRAND(MI_NPIXELS(mi));
1189                 /* Insure good contrast */
1190                 tp->thin_color = (NRAND(2 * MI_NPIXELS(mi) / 3) + tp->thick_color +
1191                                   MI_NPIXELS(mi) / 6) % MI_NPIXELS(mi);
1192         } else
1193                 tp->thick_color = tp->thin_color = MI_WHITE_PIXEL(mi);
1194         n_hits = match_rules(vertex, hits, False);
1195         side = NRAND(2) ? S_LEFT : S_RIGHT;
1196         n = find_completions(vertex, hits, n_hits, side, vtypes /*, False */ );
1197         /* One answer would mean a forced tile. */
1198         if (n <= 0) {
1199                 tp->done = True;
1200                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1201                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1202                         (void) fprintf(stderr, "n = %d\n", n);
1203                 }
1204         }
1205         no_good = 0;
1206         n_good = n;
1207         for (i = 0; i < n; i++) {
1208                 fc = fringe_changes(mi, vertex, side, vtypes[i], &right, &far, &left);
1209                 if (fc & FC_BAG) {
1210                         tp->done = True;
1211                         if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1212                                 (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1213                                 (void) fprintf(stderr, "fc = %d, FC_BAG = %d\n", fc, FC_BAG);
1214                         }
1215                 }
1216                 if (right) {
1217                         s = (((fc & FC_CUT_FAR) && (fc & FC_CUT_LEFT)) ? S_RIGHT : S_LEFT);
1218                         if (!legal_move(right, s, VT_RIGHT(vtypes[i]))) {
1219                                 no_good |= (1 << i);
1220                                 n_good--;
1221                                 continue;
1222                         }
1223                 }
1224                 if (left) {
1225                         s = (((fc & FC_CUT_FAR) && (fc & FC_CUT_RIGHT)) ? S_LEFT : S_RIGHT);
1226                         if (!legal_move(left, s, VT_LEFT(vtypes[i]))) {
1227                                 no_good |= (1 << i);
1228                                 n_good--;
1229                                 continue;
1230                         }
1231                 }
1232                 if (far) {
1233                         s = ((fc & FC_CUT_LEFT) ? S_RIGHT : S_LEFT);
1234                         if (!legal_move(far, s, VT_FAR(vtypes[i]))) {
1235                                 no_good |= (1 << i);
1236                                 n_good--;
1237                         }
1238                 }
1239         }
1240         if (n_good <= 0) {
1241                 tp->done = True;
1242                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1243                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1244                         (void) fprintf(stderr, "n_good = %d\n", n_good);
1245                 }
1246         }
1247         n = NRAND(n_good);
1248         for (i = j = 0; i <= n; i++, j++)
1249                 while (no_good & (1 << j))
1250                         j++;
1251
1252         if (!add_tile(mi, vertex, side, vtypes[j - 1])) {
1253                 tp->done = True;
1254                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1255                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1256                 }
1257                 free_penrose(mi);
1258         }
1259 }
1260
1261 /* One step of the growth algorithm. */
1262 ENTRYPOINT void
1263 draw_penrose(ModeInfo * mi)
1264 {
1265         int         i = 0, n;
1266         forced_node_c *p;
1267         tiling_c   *tp;
1268
1269         if (tilings == NULL)
1270                 return;
1271         tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1272         if (tp->fringe.nodes == NULL)
1273                 return;
1274
1275         MI_IS_DRAWN(mi) = True;
1276         p = tp->forced.first;
1277         if (tp->busyLoop > 0) {
1278                 tp->busyLoop--;
1279                 return;
1280         }
1281         if (tp->done || tp->failures >= 100) {
1282                 init_penrose(mi);
1283                 return;
1284         }
1285         /* Check for the initial "2-gon". */
1286         if (tp->fringe.nodes->prev == tp->fringe.nodes->next) {
1287                 vertex_type_c vtype = (unsigned char) (VT_TOTAL_MASK & LRAND());
1288
1289                 if (!add_tile(mi, tp->fringe.nodes, S_LEFT, vtype))
1290                         free_penrose(mi);
1291                 return;
1292         }
1293         /* No visible nodes left. */
1294         if (tp->fringe.n_nodes == 0) {
1295                 tp->done = True;
1296                 tp->busyLoop = COMPLETION;      /* Just finished drawing */
1297                 return;
1298         }
1299         if (tp->forced.n_visible > 0 && tp->failures < 10) {
1300                 n = NRAND(tp->forced.n_visible);
1301                 for (;;) {
1302                         while (p->vertex->off_screen)
1303                                 p = p->next;
1304                         if (i++ < n)
1305                                 p = p->next;
1306                         else
1307                                 break;
1308                 }
1309         } else if (tp->forced.n_nodes > 0) {
1310                 n = NRAND(tp->forced.n_nodes);
1311                 while (i++ < n)
1312                         p = p->next;
1313         } else {
1314                 fringe_node_c *fringe_p = tp->fringe.nodes;
1315
1316                 n = NRAND(tp->fringe.n_nodes);
1317                 i = 0;
1318                 for (; i <= n; i++)
1319                         do {
1320                                 fringe_p = fringe_p->next;
1321                         } while (fringe_p->off_screen);
1322                 add_random_tile(fringe_p, mi);
1323                 tp->failures = 0;
1324                 return;
1325         }
1326         if (add_forced_tile(mi, p))
1327                 tp->failures = 0;
1328         else
1329                 tp->failures++;
1330 }
1331
1332
1333 ENTRYPOINT void
1334 reshape_penrose(ModeInfo * mi, int width, int height)
1335 {
1336         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1337         tp->width = width;
1338         tp->height = height;
1339 }
1340
1341 XSCREENSAVER_MODULE ("Penrose", penrose)
1342
1343 #endif /* MODE_penrose */