http://packetstormsecurity.org/UNIX/admin/xscreensaver-4.03.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 !defined( lint ) && !defined( SABER )
22 static const char sccsid[] = "@(#)penrose.c     5.00 2000/11/01 xlockmore";
23
24 #endif
25
26 /*-
27  * Copyright (c) 1996 by Timo Korvola <tkorvola@dopey.hut.fi>
28  *
29  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
30  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
31  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
32  * both that copyright notice and this permission notice appear in
33  * supporting documentation.
34  *
35  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
36  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
37  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
38  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
39  * other special, indirect and consequential damages.
40  *
41  * Revision History:
42  * 01-Nov-2000: Allocation checks
43  * 10-May-1997: Jamie Zawinski <jwz@jwz.org> compatible with xscreensaver
44  * 09-Sep-1996: Written.
45  */
46
47 /*-
48 Be careful, this probably still has a few bugs (many of which may only
49 appear with a very low probability).  These are seen with -verbose .
50 If one of these are hit penrose will reinitialize.
51 */
52
53 /*-
54  * See Onoda, Steinhardt, DiVincenzo and Socolar in
55  * Phys. Rev. Lett. 60, #25, 1988 or
56  * Strandburg in Computers in Physics, Sep/Oct 1991.
57  *
58  * This implementation uses the simpler version of the growth
59  * algorithm, i.e., if there are no forced vertices, a randomly chosen
60  * tile is added to a randomly chosen vertex (no preference for those
61  * 108 degree angles).
62  *
63  * There are two essential differences to the algorithm presented in
64  * the literature: First, we do not allow the tiling to enclose an
65  * untiled area.  Whenever this is in danger of happening, we just
66  * do not add the tile, hoping for a better random choice the next
67  * time.  Second, when choosing a vertex randomly, we will take
68  * one that lies within the viewport if available.  If this seems to
69  * cause enclosures in the forced rule case, we will allow invisible
70  * vertices to be chosen.
71  *
72  * Tiling is restarted whenever one of the following happens: there
73  * are no incomplete vertices within the viewport or the tiling has
74  * extended a window's length beyond the edge of the window
75  * horizontally or vertically or forced rule choice has failed 100
76  * times due to areas about to become enclosed.
77  *
78  * Introductory info:
79  * Science News March 23 1985 Vol 127, No. 12
80  * Science News July 16 1988 Vol 134, No. 3
81  * The Economist Sept 17 1988 pg. 100
82  *
83  */
84
85 #ifdef STANDALONE
86 #define MODE_penrose
87 #define PROGCLASS "Penrose"
88 #define HACK_INIT init_penrose
89 #define HACK_DRAW draw_penrose
90 #define penrose_opts xlockmore_opts
91 #define DEFAULTS "*delay: 10000 \n" \
92  "*size: 40 \n" \
93  "*ncolors: 64 \n"
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         {(char *) "-ammann", (char *) ".penrose.ammann", XrmoptionNoArg, (caddr_t) "on"},
108         {(char *) "+ammann", (char *) ".penrose.ammann", XrmoptionNoArg, (caddr_t) "off"}
109 };
110 static argtype vars[] =
111 {
112         {(caddr_t *) & ammann, (char *) "ammann", (char *) "Ammann", (char *) DEF_AMMANN, t_Bool}
113 };
114 static OptionStruct desc[] =
115 {
116         {(char *) "-/+ammann", (char *) "turn on/off Ammann lines"}
117 };
118
119 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", "release_penrose",
125  "init_penrose", "init_penrose", (char *) NULL, &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 /* This is the data related to the tiling of one screen. */
260 typedef struct {
261         int         width, height;
262         XPoint      origin;
263         int         edge_length;
264         fringe_c    fringe;
265         forced_pool_c forced;
266         int         done, failures;
267         unsigned long thick_color, thin_color;
268         int         busyLoop;
269         Bool        ammann;
270 } tiling_c;
271
272 static tiling_c *tilings = (tiling_c *) NULL;
273
274 /* The tiles are listed in counterclockwise order. */
275 typedef struct {
276         vertex_type_c tiles[MAX_TILES_PER_VERTEX];
277         int         n_tiles;
278 } vertex_rule_c;
279
280 static vertex_rule_c vertex_rules[N_VERTEX_RULES] =
281 {
282         {
283   {VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2}, 5},
284         {
285   {VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0}, 5},
286         {
287                 {VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THICK | 0, VT_THIN | 0}, 4},
288         {
289          {VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THIN | 1, VT_THIN | 3, VT_THICK | 2,
290           VT_THIN | 1, VT_THIN | 3}, 7},
291         {
292                 {VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2, VT_THICK | 2,
293                  VT_THIN | 1, VT_THIN | 3}, 6},
294         {
295                 {VT_THICK | 1, VT_THICK | 3, VT_THIN | 2}, 3},
296         {
297                 {VT_THICK | 0, VT_THIN | 0, VT_THIN | 0}, 3},
298         {
299      {VT_THICK | 2, VT_THIN | 1, VT_THICK | 3, VT_THICK | 1, VT_THIN | 3}, 5}
300 };
301
302
303 /* Match information returned by match_rules. */
304 typedef struct {
305         int         rule;
306         int         pos;
307 } rule_match_c;
308
309
310 /* Occasionally floating point coordinates are needed. */
311 typedef struct {
312         float       x, y;
313 } fcoord_c;
314
315
316 /* All angles are measured in multiples of 36 degrees. */
317 typedef int angle_c;
318
319 static angle_c vtype_angles[] =
320 {4, 1, 4, 1, 2, 3, 2, 3};
321
322 #define vtype_angle( v) (vtype_angles[ v])
323
324
325 /* Direction angle of an edge. */
326 static      angle_c
327 vertex_dir(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex, unsigned side)
328 {
329         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
330         fringe_node_c *v2 =
331         (side == S_LEFT ? vertex->next : vertex->prev);
332         register int i;
333
334         for (i = 0; i < 5; i++)
335                 switch (v2->fived[i] - vertex->fived[i]) {
336                         case 1:
337                                 return 2 * i;
338                         case -1:
339                                 return (2 * i + 5) % 10;
340                 }
341         tp->done = True;
342         if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
343                 (void) fprintf(stderr,
344                        "Weirdness in vertex_dir (this has been reported)\n");
345                 for (i = 0; i < 5; i++)
346                         (void) fprintf(stderr, "v2->fived[%d]=%d, vertex->fived[%d]=%d\n",
347                                        i, v2->fived[i], i, vertex->fived[i]);
348         }
349         tp->busyLoop = CELEBRATE;
350         return 0;
351 }
352
353
354 /* Move one step to a given direction. */
355 static void
356 add_unit_vec(angle_c dir, int *fived)
357 {
358         static int  dir2i[] =
359         {0, 3, 1, 4, 2};
360
361         while (dir < 0)
362                 dir += 10;
363         fived[dir2i[dir % 5]] += (dir % 2 ? -1 : 1);
364 }
365
366
367 /* For comparing coordinates. */
368 #define fived_equal( f1, f2) (!memcmp( (f1), (f2), 5 * sizeof( int)))
369
370
371 /*-
372  * This computes screen coordinates from 5D representation.  Note that X
373  * uses left-handed coordinates (y increases downwards).
374  */
375 static void
376 fived_to_loc(int fived[], tiling_c * tp, XPoint *pt)
377 {
378         static fcoord_c fived_table[5] =
379         {
380                 {.0, .0}};
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 (fived_table[0].x == .0)
390                 for (i = 0; i < 5; i++) {
391                         fived_table[i].x = cos(fifth * i);
392                         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 * fived_table[i].x;
397                 offset.y -= r * 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 static void
406 free_penrose(tiling_c * tp)
407 {
408         register fringe_node_c *fp1, *fp2;
409         register forced_node_c *lp1, *lp2;
410
411         if (tp->fringe.nodes == NULL)
412                 return;
413         fp1 = tp->fringe.nodes;
414         do {
415                 fp2 = fp1;
416                 fp1 = fp1->next;
417                 (void) free((void *) fp2);
418         } while (fp1 != tp->fringe.nodes);
419         tp->fringe.nodes = (fringe_node_c *) NULL;
420         for (lp1 = tp->forced.first; lp1 != 0;) {
421                 lp2 = lp1;
422                 lp1 = lp1->next;
423                 (void) free((void *) lp2);
424         }
425         tp->forced.first = 0;
426 }
427
428
429 /* Called to init the mode. */
430 void
431 init_penrose(ModeInfo * mi)
432 {
433         tiling_c   *tp;
434         fringe_node_c *fp;
435         int         i, size;
436
437         if (tilings == NULL) {
438                 if ((tilings = (tiling_c *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
439                                                  sizeof (tiling_c))) == NULL)
440                         return;
441         }
442         tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
443
444 #if 0 /* if you do this, then the -ammann and -no-ammann options don't work.
445          -- jwz */
446         if (MI_IS_FULLRANDOM(mi))
447                 tp->ammann = (Bool) (LRAND() & 1);
448         else
449 #endif /* 0 */
450                 tp->ammann = ammann;
451
452         tp->done = False;
453         tp->busyLoop = 0;
454         tp->failures = 0;
455         tp->width = MI_WIDTH(mi);
456         tp->height = MI_HEIGHT(mi);
457         if (MI_NPIXELS(mi) > 2) {
458                 tp->thick_color = NRAND(MI_NPIXELS(mi));
459                 /* Insure good contrast */
460                 tp->thin_color = (NRAND(2 * MI_NPIXELS(mi) / 3) + tp->thick_color +
461                                   MI_NPIXELS(mi) / 6) % MI_NPIXELS(mi);
462         }
463         size = MI_SIZE(mi);
464         if (size < -MINSIZE)
465                 tp->edge_length = NRAND(MIN(-size, MAX(MINSIZE,
466                    MIN(tp->width, tp->height) / 2)) - MINSIZE + 1) + MINSIZE;
467         else if (size < MINSIZE) {
468                 if (!size)
469                         tp->edge_length = MAX(MINSIZE, MIN(tp->width, tp->height) / 2);
470                 else
471                         tp->edge_length = MINSIZE;
472         } else
473                 tp->edge_length = MIN(size, MAX(MINSIZE,
474                                             MIN(tp->width, tp->height) / 2));
475         tp->origin.x = (tp->width / 2 + NRAND(tp->width)) / 2;
476         tp->origin.y = (tp->height / 2 + NRAND(tp->height)) / 2;
477         tp->fringe.n_nodes = 2;
478         if (tp->fringe.nodes != NULL)
479                 free_penrose(tp);
480         if (tp->fringe.nodes != NULL || tp->forced.first != 0) {
481                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
482                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in init_penrose()\n");
483                         (void) fprintf(stderr, "tp->fringe.nodes = NULL && tp->forced.first = 0\n");
484                 }
485                 free_penrose(tp);       /* Try again */
486                 tp->done = True;
487         }
488         tp->forced.n_nodes = tp->forced.n_visible = 0;
489         if ((fp = tp->fringe.nodes = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
490                 free_penrose(tp);
491                 return;
492         }
493         if (fp == 0) {
494                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
495                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in init_penrose()\n");
496                         (void) fprintf(stderr, "fp = 0\n");
497                 }
498                 if ((fp = tp->fringe.nodes = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
499                         free_penrose(tp);
500                         return;
501                 }
502                 tp->done = True;
503         }
504         /* First vertex. */
505         fp->rule_mask = (1 << N_VERTEX_RULES) - 1;
506         fp->list_ptr = 0;
507         if  ((fp->prev = fp->next = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
508                 free_penrose(tp);
509                 return;
510         }
511         if (fp->next == 0) {
512                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
513                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in init_penrose()\n");
514                         (void) fprintf(stderr, "fp->next = 0\n");
515                 }
516                 if ((fp->prev = fp->next = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
517                         free_penrose(tp);
518                         return;
519                 }
520                 tp->done = True;
521         }
522         fp->n_tiles = 0;
523         fp->loc = tp->origin;
524         fp->off_screen = False;
525         for (i = 0; i < 5; i++)
526                 fp->fived[i] = 0;
527
528         /* Second vertex. */
529         *(fp->next) = *fp;
530         fp->next->prev = fp->next->next = fp;
531         fp = fp->next;
532         i = NRAND(5);
533         fp->fived[i] = 2 * NRAND(2) - 1;
534         fived_to_loc(fp->fived, tp, &(fp->loc));
535         /* That's it!  We have created our first edge. */
536 }
537
538 /*-
539  * This attempts to match the configuration of vertex with the vertex
540  * rules.   The return value is a total match count.  If matches is
541  * non-null, it will be used to store information about the matches
542  * and must be large enough to contain it.  To play it absolutely
543  * safe, allocate room for MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES
544  * entries when searching all matches.   The rule mask of vertex will
545  * be applied and rules masked out will not be searched.  Only strict
546  * subsequences match.  If first_only is true, the search stops when
547  * the first match is found.  Otherwise all matches will be found and
548  * the rule_mask of vertex will be updated, which also happens in
549  * single-match mode if no match is found.
550  */
551 static int
552 match_rules(fringe_node_c * vertex, rule_match_c * matches, int first_only)
553 {
554         /* I will assume that I can fit all the relevant bits in vertex->tiles
555            into one unsigned long.  With 3 bits per element and at most 7
556            elements this means 21 bits, which should leave plenty of room.
557            After packing the bits the rest is just integer comparisons and
558            some bit shuffling.  This is essentially Rabin-Karp without
559            congruence arithmetic. */
560         register int i, j;
561         int         hits = 0, good_rules[N_VERTEX_RULES], n_good = 0;
562         unsigned long
563                     vertex_hash = 0, lower_bits_mask = ~(VT_TOTAL_MASK << VT_BITS * (vertex->n_tiles - 1));
564         unsigned    new_rule_mask = 0;
565
566         for (i = 0; i < N_VERTEX_RULES; i++)
567                 if (vertex->n_tiles >= vertex_rules[i].n_tiles)
568                         vertex->rule_mask &= ~(1 << i);
569                 else if (vertex->rule_mask & 1 << i)
570                         good_rules[n_good++] = i;
571         for (i = 0; i < vertex->n_tiles; i++)
572                 vertex_hash |= (unsigned long) vertex->tiles[i] << (VT_BITS * i);
573
574         for (j = 0; j < n_good; j++) {
575                 unsigned long rule_hash = 0;
576                 vertex_rule_c *vr = vertex_rules + good_rules[j];
577
578                 for (i = 0; i < vertex->n_tiles; i++)
579                         rule_hash |= (unsigned long) vr->tiles[i] << (VT_BITS * i);
580                 if (rule_hash == vertex_hash) {
581                         if (matches != 0) {
582                                 matches[hits].rule = good_rules[j];
583                                 matches[hits].pos = 0;
584                         }
585                         hits++;
586                         if (first_only)
587                                 return hits;
588                         else
589                                 new_rule_mask |= 1 << good_rules[j];
590                 }
591                 for (i = vr->n_tiles - 1; i > 0; i--) {
592                         rule_hash = vr->tiles[i] | (rule_hash & lower_bits_mask) << VT_BITS;
593                         if (vertex_hash == rule_hash) {
594                                 if (matches != 0) {
595                                         matches[hits].rule = good_rules[j];
596                                         matches[hits].pos = i;
597                                 }
598                                 hits++;
599                                 if (first_only)
600                                         return hits;
601                                 else
602                                         new_rule_mask |= 1 << good_rules[j];
603                         }
604                 }
605         }
606         vertex->rule_mask = new_rule_mask;
607         return hits;
608 }
609
610
611 /*-
612  * find_completions finds the possible ways to add a tile to a vertex.
613  * The return values is the number of such possibilities.  You must
614  * first call match_rules to produce matches and n_matches.  sides
615  * specifies which side of the vertex to extend and can be S_LEFT or
616  * S_RIGHT.  If results is non-null, it should point to an array large
617  * enough to contain the results, which will be stored there.
618  * MAX_COMPL elements will always suffice.  If first_only is true we
619  * stop as soon as we find one possibility (NOT USED).
620  */
621 #define MAX_COMPL 2
622
623 static int
624 find_completions(fringe_node_c * vertex, rule_match_c * matches, int n_matches,
625                unsigned side, vertex_type_c * results /*, int first_only */ )
626 {
627         int         n_res = 0, cont;
628         register int i, j;
629         vertex_type_c buf[MAX_COMPL];
630
631         if (results == 0)
632                 results = buf;
633         if (n_matches <= 0)
634                 return 0;
635         for (i = 0; i < n_matches; i++) {
636                 vertex_rule_c *rule = vertex_rules + matches[i].rule;
637                 int         pos = (matches[i].pos
638                    + (side == S_RIGHT ? vertex->n_tiles : rule->n_tiles - 1))
639                 % rule->n_tiles;
640                 vertex_type_c vtype = rule->tiles[pos];
641
642                 cont = 1;
643                 for (j = 0; j < n_res; j++)
644                         if (vtype == results[j]) {
645                                 cont = 0;
646                                 break;
647                         }
648                 if (cont)
649                         results[n_res++] = vtype;
650         }
651         return n_res;
652 }
653
654
655 /*-
656  * Draw a tile on the display.  Vertices must be given in a
657  * counterclockwise order.  vtype is the vertex type of v1 (and thus
658  * also gives the tile type).
659  */
660 static void
661 draw_tile(fringe_node_c * v1, fringe_node_c * v2,
662           fringe_node_c * v3, fringe_node_c * v4,
663           vertex_type_c vtype, ModeInfo * mi)
664 {
665         Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
666         Window      window = MI_WINDOW(mi);
667         GC          gc = MI_GC(mi);
668         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
669         XPoint      pts[5];
670         vertex_type_c corner = vtype & VT_CORNER_MASK;
671
672         if (v1->off_screen && v2->off_screen && v3->off_screen && v4->off_screen)
673                 return;
674         pts[corner] = v1->loc;
675         pts[VT_RIGHT(corner)] = v2->loc;
676         pts[VT_FAR(corner)] = v3->loc;
677         pts[VT_LEFT(corner)] = v4->loc;
678         pts[4] = pts[0];
679         if (MI_NPIXELS(mi) > 2) {
680                 if ((vtype & VT_TYPE_MASK) == VT_THICK)
681                         XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thick_color));
682                 else
683                         XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thin_color));
684         } else
685                 XSetForeground(display, gc, MI_WHITE_PIXEL(mi));
686         XFillPolygon(display, window, gc, pts, 4, Convex, CoordModeOrigin);
687         XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
688         XDrawLines(display, window, gc, pts, 5, CoordModeOrigin);
689
690         if (tp->ammann) {
691                 /* Draw some Ammann lines for debugging purposes.  This will probably
692                    fail miserably on a b&w display. */
693
694                 if ((vtype & VT_TYPE_MASK) == VT_THICK) {
695                         static float r = .0;
696
697                         if (r == .0) {
698                                 float       pi10 = 2 * atan(1.) / 5;
699
700                                 r = 1 - sin(pi10) / (2 * sin(3 * pi10));
701                         }
702                         if (MI_NPIXELS(mi) > 2)
703                                 XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thin_color));
704                         else {
705                                 XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
706                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineOnOffDash, CapNotLast, JoinMiter);
707                         }
708                         XDrawLine(display, window, gc,
709                               (int) (r * pts[3].x + (1 - r) * pts[0].x + .5),
710                               (int) (r * pts[3].y + (1 - r) * pts[0].y + .5),
711                               (int) (r * pts[1].x + (1 - r) * pts[0].x + .5),
712                              (int) (r * pts[1].y + (1 - r) * pts[0].y + .5));
713                         if (MI_NPIXELS(mi) <= 2)
714                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineSolid, CapNotLast, JoinMiter);
715                 } else {
716                         if (MI_NPIXELS(mi) > 2)
717                                 XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, tp->thick_color));
718                         else {
719                                 XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
720                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineOnOffDash, CapNotLast, JoinMiter);
721                         }
722                         XDrawLine(display, window, gc,
723                                   (int) ((pts[3].x + pts[2].x) / 2 + .5),
724                                   (int) ((pts[3].y + pts[2].y) / 2 + .5),
725                                   (int) ((pts[1].x + pts[2].x) / 2 + .5),
726                                   (int) ((pts[1].y + pts[2].y) / 2 + .5));
727                         if (MI_NPIXELS(mi) <= 2)
728                                 XSetLineAttributes(display, gc, 1, LineSolid, CapNotLast, JoinMiter);
729                 }
730         }
731 }
732
733 /*-
734  * Update the status of this vertex on the forced vertex queue.  If
735  * the vertex has become untileable set tp->done.  This is supposed
736  * to detect dislocations -- never call this routine with a completely
737  * tiled vertex.
738  *
739  * Check for untileable vertices in check_vertex and stop tiling as
740  * soon as one finds one.  I don't know if it is possible to run out
741  * of forced vertices while untileable vertices exist (or will
742  * cavities inevitably appear).  If this can happen, add_random_tile
743  * might get called with an untileable vertex, causing ( n <= 1).
744  * (This is what the tp->done checks for).
745  *
746  * A delayLoop celebrates the dislocation.
747  */
748 static void
749 check_vertex(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex, tiling_c * tp)
750 {
751         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
752         int         n_hits = match_rules(vertex, hits, False);
753         unsigned    forced_sides = 0;
754
755         if (vertex->rule_mask == 0) {
756                 tp->done = True;
757                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
758                         (void) fprintf(stderr, "Dislocation occurred!\n");
759                 }
760                 tp->busyLoop = CELEBRATE;       /* Should be able to recover */
761         }
762         if (1 == find_completions(vertex, hits, n_hits, S_LEFT, 0 /*, False */ ))
763                 forced_sides |= S_LEFT;
764         if (1 == find_completions(vertex, hits, n_hits, S_RIGHT, 0 /*, False */ ))
765                 forced_sides |= S_RIGHT;
766         if (forced_sides == 0) {
767                 if (vertex->list_ptr != 0) {
768                         forced_node_c *node = *vertex->list_ptr;
769
770                         *vertex->list_ptr = node->next;
771                         if (node->next != 0)
772                                 node->next->vertex->list_ptr = vertex->list_ptr;
773                         (void) free((void *) node);
774                         tp->forced.n_nodes--;
775                         if (!vertex->off_screen)
776                                 tp->forced.n_visible--;
777                         vertex->list_ptr = 0;
778                 }
779         } else {
780                 forced_node_c *node;
781
782                 if (vertex->list_ptr == 0) {
783                         if ((node = ALLOC_NODE(forced_node_c)) == NULL)
784                                 return;
785                         node->vertex = vertex;
786                         node->next = tp->forced.first;
787                         if (tp->forced.first != 0)
788                                 tp->forced.first->vertex->list_ptr = &(node->next);
789                         tp->forced.first = node;
790                         vertex->list_ptr = &(tp->forced.first);
791                         tp->forced.n_nodes++;
792                         if (!vertex->off_screen)
793                                 tp->forced.n_visible++;
794                 } else
795                         node = *vertex->list_ptr;
796                 node->forced_sides = forced_sides;
797         }
798 }
799
800
801 /*-
802  * Delete this vertex.  If the vertex is a member of the forced vertex queue,
803  * also remove that entry.  We assume that the vertex is no longer
804  * connected to the fringe.  Note that tp->fringe.nodes must not point to
805  * the vertex being deleted.
806  */
807 static void
808 delete_vertex(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex, tiling_c * tp)
809 {
810         if (tp->fringe.nodes == vertex) {
811                 tp->done = True;
812                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
813                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in delete_penrose()\n");
814                         (void) fprintf(stderr, "tp->fringe.nodes == vertex\n");
815                 }
816                 tp->busyLoop = CELEBRATE;
817         }
818         if (vertex->list_ptr != 0) {
819                 forced_node_c *node = *vertex->list_ptr;
820
821                 *vertex->list_ptr = node->next;
822                 if (node->next != 0)
823                         node->next->vertex->list_ptr = vertex->list_ptr;
824                 (void) free((void *) node);
825                 tp->forced.n_nodes--;
826                 if (!vertex->off_screen)
827                         tp->forced.n_visible--;
828         }
829         if (!vertex->off_screen)
830                 tp->fringe.n_nodes--;
831         (void) free((void *) vertex);
832 }
833
834
835 /*-
836  * Check whether the addition of a tile of type vtype would completely fill
837  * the space available at vertex.
838  */
839 static int
840 fills_vertex(ModeInfo * mi, vertex_type_c vtype, fringe_node_c * vertex)
841 {
842         return
843                 (vertex_dir(mi, vertex, S_LEFT) - vertex_dir(mi, vertex, S_RIGHT)
844                  - vtype_angle(vtype)) % 10 == 0;
845 }
846
847
848 /*-
849  * If you were to add a tile of type vtype to a specified side of
850  * vertex, fringe_changes tells you which other vertices it would
851  * attach to.  The addresses of these vertices will be stored in the
852  * last three arguments.  Null is stored if the corresponding vertex
853  * would need to be allocated.
854  *
855  * The function also analyzes which vertices would be swallowed by the tiling
856  * and thus cut off from the fringe.  The result is returned as a bit pattern.
857  */
858 #define FC_BAG 1                /* Total enclosure.  Should never occur. */
859 #define FC_NEW_RIGHT 2
860 #define FC_NEW_FAR 4
861 #define FC_NEW_LEFT 8
862 #define FC_NEW_MASK 0xe
863 #define FC_CUT_THIS 0x10
864 #define FC_CUT_RIGHT 0x20
865 #define FC_CUT_FAR 0x40
866 #define FC_CUT_LEFT 0x80
867 #define FC_CUT_MASK 0xf0
868 #define FC_TOTAL_MASK 0xff
869
870 static unsigned
871 fringe_changes(ModeInfo * mi, fringe_node_c * vertex,
872                unsigned side, vertex_type_c vtype,
873                fringe_node_c ** right, fringe_node_c ** far,
874                fringe_node_c ** left)
875 {
876         fringe_node_c *v, *f = (fringe_node_c *) NULL;
877         unsigned    result = FC_NEW_FAR;        /* We clear this later if necessary. */
878
879         if (far)
880                 *far = 0;
881         if (fills_vertex(mi, vtype, vertex)) {
882                 result |= FC_CUT_THIS;
883         } else if (side == S_LEFT) {
884                 result |= FC_NEW_RIGHT;
885                 if (right)
886                         *right = 0;
887         } else {
888                 result |= FC_NEW_LEFT;
889                 if (left)
890                         *left = 0;
891         }
892
893         if (!(result & FC_NEW_LEFT)) {
894                 v = vertex->next;
895                 if (left)
896                         *left = v;
897                 if (fills_vertex(mi, VT_LEFT(vtype), v)) {
898                         result = (result & ~FC_NEW_FAR) | FC_CUT_LEFT;
899                         f = v->next;
900                         if (far)
901                                 *far = f;
902                 }
903         }
904         if (!(result & FC_NEW_RIGHT)) {
905                 v = vertex->prev;
906                 if (right)
907                         *right = v;
908                 if (fills_vertex(mi, VT_RIGHT(vtype), v)) {
909                         result = (result & ~FC_NEW_FAR) | FC_CUT_RIGHT;
910                         f = v->prev;
911                         if (far)
912                                 *far = f;
913                 }
914         }
915         if (!(result & FC_NEW_FAR)
916             && fills_vertex(mi, VT_FAR(vtype), f)) {
917                 result |= FC_CUT_FAR;
918                 result &= (~FC_NEW_LEFT & ~FC_NEW_RIGHT);
919                 if (right && (result & FC_CUT_LEFT))
920                         *right = f->next;
921                 if (left && (result & FC_CUT_RIGHT))
922                         *left = f->prev;
923         }
924         if (((result & FC_CUT_LEFT) && (result & FC_CUT_RIGHT))
925             || ((result & FC_CUT_THIS) && (result & FC_CUT_FAR)))
926                 result |= FC_BAG;
927         return result;
928 }
929
930
931 /* A couple of lesser helper functions for add_tile. */
932 static void
933 add_vtype(fringe_node_c * vertex, unsigned side, vertex_type_c vtype)
934 {
935         if (side == S_RIGHT)
936                 vertex->tiles[vertex->n_tiles++] = vtype;
937         else {
938                 register int i;
939
940                 for (i = vertex->n_tiles; i > 0; i--)
941                         vertex->tiles[i] = vertex->tiles[i - 1];
942                 vertex->tiles[0] = vtype;
943                 vertex->n_tiles++;
944         }
945 }
946
947 static fringe_node_c *
948 alloc_vertex(ModeInfo * mi, angle_c dir, fringe_node_c * from, tiling_c * tp)
949 {
950         fringe_node_c *v;
951
952         if ((v = ALLOC_NODE(fringe_node_c)) == NULL) {
953                 tp->done = True;
954                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
955                         (void) fprintf(stderr, "No memory in alloc_vertex()\n");
956                 }
957                 tp->busyLoop = CELEBRATE;
958                 return v;
959         }
960         *v = *from;
961         add_unit_vec(dir, v->fived);
962         fived_to_loc(v->fived, tp, &(v->loc));
963         if (v->loc.x < 0 || v->loc.y < 0
964             || v->loc.x >= tp->width || v->loc.y >= tp->height) {
965                 v->off_screen = True;
966                 if (v->loc.x < -tp->width || v->loc.y < -tp->height
967                   || v->loc.x >= 2 * tp->width || v->loc.y >= 2 * tp->height)
968                         tp->done = True;
969         } else {
970                 v->off_screen = False;
971                 tp->fringe.n_nodes++;
972         }
973         v->n_tiles = 0;
974         v->rule_mask = (1 << N_VERTEX_RULES) - 1;
975         v->list_ptr = 0;
976         return v;
977 }
978
979 /*-
980  * Add a tile described by vtype to the side of vertex.  This must be
981  * allowed by the rules -- we do not check it here.  New vertices are
982  * allocated as necessary.  The fringe and the forced vertex pool are updated.
983  * The new tile is drawn on the display.
984  *
985  * One thing we do check here is whether the new tile causes an untiled
986  * area to become enclosed by the tiling.  If this would happen, the tile
987  * is not added.  The return value is true iff a tile was added.
988  */
989 static int
990 add_tile(ModeInfo * mi,
991          fringe_node_c * vertex, unsigned side, vertex_type_c vtype)
992 {
993         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
994
995         fringe_node_c
996                 *left = (fringe_node_c *) NULL,
997                 *right = (fringe_node_c *) NULL,
998                 *far = (fringe_node_c *) NULL,
999                 *node;
1000         unsigned    fc = fringe_changes(mi, vertex, side, vtype, &right, &far, &left);
1001
1002         vertex_type_c
1003                 ltype = VT_LEFT(vtype),
1004                 rtype = VT_RIGHT(vtype),
1005                 ftype = VT_FAR(vtype);
1006
1007         /* By our conventions vertex->next lies to the left of vertex and
1008            vertex->prev to the right. */
1009
1010         /* This should never occur. */
1011         if (fc & FC_BAG) {
1012                 tp->done = True;
1013                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1014                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_tile()\n");
1015                         (void) fprintf(stderr, "fc = %d, FC_BAG = %d\n", fc, FC_BAG);
1016                 }
1017         }
1018         if (side == S_LEFT) {
1019                 if (right == NULL)
1020                         if ((right = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, vertex, S_LEFT) -
1021                                         vtype_angle(vtype), vertex, tp)) == NULL)
1022                                 return False;
1023                 if (far == NULL)
1024                         if ((far = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, left, S_RIGHT) +
1025                                         vtype_angle(ltype), left, tp)) == NULL)
1026                                 return False;
1027         } else {
1028                 if (left == NULL)
1029                         if ((left = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, vertex, S_RIGHT) +
1030                                         vtype_angle(vtype), vertex, tp)) == NULL)
1031                                 return False;
1032                 if (far == NULL)
1033                         if ((far = alloc_vertex(mi, vertex_dir(mi, right, S_LEFT) -
1034                                         vtype_angle(rtype), right, tp)) == NULL)
1035                                 return False;
1036         }
1037
1038         /* Having allocated the new vertices, but before joining them with
1039            the rest of the fringe, check if vertices with same coordinates
1040            already exist.  If any such are found, give up. */
1041         node = tp->fringe.nodes;
1042         do {
1043                 if (((fc & FC_NEW_LEFT) && fived_equal(node->fived, left->fived))
1044                     || ((fc & FC_NEW_RIGHT) && fived_equal(node->fived, right->fived))
1045                     || ((fc & FC_NEW_FAR) && fived_equal(node->fived, far->fived))) {
1046                         /* Better luck next time. */
1047                         if (fc & FC_NEW_LEFT)
1048                                 delete_vertex(mi, left, tp);
1049                         if (fc & FC_NEW_RIGHT)
1050                                 delete_vertex(mi, right, tp);
1051                         if (fc & FC_NEW_FAR)
1052                                 delete_vertex(mi, far, tp);
1053                         return False;
1054                 }
1055                 node = node->next;
1056         } while (node != tp->fringe.nodes);
1057
1058         /* Rechain. */
1059         if (!(fc & FC_CUT_THIS)) {
1060                 if (side == S_LEFT) {
1061                         vertex->next = right;
1062                         right->prev = vertex;
1063                 } else {
1064                         vertex->prev = left;
1065                         left->next = vertex;
1066                 }
1067         }
1068         if (!(fc & FC_CUT_FAR)) {
1069                 if (!(fc & FC_CUT_LEFT)) {
1070                         far->next = left;
1071                         left->prev = far;
1072                 }
1073                 if (!(fc & FC_CUT_RIGHT)) {
1074                         far->prev = right;
1075                         right->next = far;
1076                 }
1077         }
1078         draw_tile(vertex, right, far, left, vtype, mi);
1079
1080         /* Delete vertices that are no longer on the fringe.  Check the others. */
1081         if (fc & FC_CUT_THIS) {
1082                 tp->fringe.nodes = far;
1083                 delete_vertex(mi, vertex, tp);
1084         } else {
1085                 add_vtype(vertex, side, vtype);
1086                 check_vertex(mi, vertex, tp);
1087                 tp->fringe.nodes = vertex;
1088         }
1089         if (fc & FC_CUT_FAR)
1090                 delete_vertex(mi, far, tp);
1091         else {
1092                 add_vtype(far, fc & FC_CUT_RIGHT ? S_LEFT : S_RIGHT, ftype);
1093                 check_vertex(mi, far, tp);
1094         }
1095         if (fc & FC_CUT_LEFT)
1096                 delete_vertex(mi, left, tp);
1097         else {
1098                 add_vtype(left, fc & FC_CUT_FAR ? S_LEFT : S_RIGHT, ltype);
1099                 check_vertex(mi, left, tp);
1100         }
1101         if (fc & FC_CUT_RIGHT)
1102                 delete_vertex(mi, right, tp);
1103         else {
1104                 add_vtype(right, fc & FC_CUT_FAR ? S_RIGHT : S_LEFT, rtype);
1105                 check_vertex(mi, right, tp);
1106         }
1107         return True;
1108 }
1109
1110
1111 /*-
1112  * Add a forced tile to a given forced vertex.  Basically an easy job,
1113  * since we know what to add.  But it might fail if adding the tile
1114  * would cause some untiled area to become enclosed.  There is also another
1115  * more exotic culprit: we might have a dislocation.  Fortunately, they
1116  * are very rare (the PRL article reported that perfect tilings of over
1117  * 2^50 tiles had been generated).  There is a version of the algorithm
1118  * that doesn't produce dislocations, but it's a lot hairier than the
1119  * simpler version I used.
1120  */
1121 static int
1122 add_forced_tile(ModeInfo * mi, forced_node_c * node)
1123 {
1124         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1125         unsigned    side;
1126         vertex_type_c vtype;
1127         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
1128         int         n;
1129
1130         if (node->forced_sides == (S_LEFT | S_RIGHT))
1131                 side = NRAND(2) ? S_LEFT : S_RIGHT;
1132         else
1133                 side = node->forced_sides;
1134         n = match_rules(node->vertex, hits, True);
1135         n = find_completions(node->vertex, hits, n, side, &vtype /*, True */ );
1136         if (n <= 0) {
1137                 tp->done = True;
1138                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1139                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_forced_tile()\n");
1140                         (void) fprintf(stderr, "n = %d\n", n);
1141                 }
1142         }
1143         return add_tile(mi, node->vertex, side, vtype);
1144 }
1145
1146
1147 /*-
1148  * Whether the addition of a tile of vtype on the given side of vertex
1149  * would conform to the rules.  The efficient way to do this would be
1150  * to add the new tile and then use the same type of search as in
1151  * match_rules.  However, this function is not a performance
1152  * bottleneck (only needed for random tile additions, which are
1153  * relatively infrequent), so I will settle for a simpler implementation.
1154  */
1155 static int
1156 legal_move(fringe_node_c * vertex, unsigned side, vertex_type_c vtype)
1157 {
1158         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
1159         vertex_type_c legal_vt[MAX_COMPL];
1160         int         n_hits, n_legal, i;
1161
1162         n_hits = match_rules(vertex, hits, False);
1163         n_legal = find_completions(vertex, hits, n_hits, side, legal_vt /*, False */ );
1164         for (i = 0; i < n_legal; i++)
1165                 if (legal_vt[i] == vtype)
1166                         return True;
1167         return False;
1168 }
1169
1170
1171 /*-
1172  * Add a randomly chosen tile to a given vertex.  This requires more checking
1173  * as we must make sure the new tile conforms to the vertex rules at every
1174  * vertex it touches. */
1175 static void
1176 add_random_tile(fringe_node_c * vertex, ModeInfo * mi)
1177 {
1178         fringe_node_c *right, *left, *far;
1179         int         i, j, n, n_hits, n_good;
1180         unsigned    side, fc, no_good, s;
1181         vertex_type_c vtypes[MAX_COMPL];
1182         rule_match_c hits[MAX_TILES_PER_VERTEX * N_VERTEX_RULES];
1183         tiling_c   *tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1184
1185         if (MI_NPIXELS(mi) > 2) {
1186                 tp->thick_color = NRAND(MI_NPIXELS(mi));
1187                 /* Insure good contrast */
1188                 tp->thin_color = (NRAND(2 * MI_NPIXELS(mi) / 3) + tp->thick_color +
1189                                   MI_NPIXELS(mi) / 6) % MI_NPIXELS(mi);
1190         } else
1191                 tp->thick_color = tp->thin_color = MI_WHITE_PIXEL(mi);
1192         n_hits = match_rules(vertex, hits, False);
1193         side = NRAND(2) ? S_LEFT : S_RIGHT;
1194         n = find_completions(vertex, hits, n_hits, side, vtypes /*, False */ );
1195         /* One answer would mean a forced tile. */
1196         if (n <= 0) {
1197                 tp->done = True;
1198                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1199                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1200                         (void) fprintf(stderr, "n = %d\n", n);
1201                 }
1202         }
1203         no_good = 0;
1204         n_good = n;
1205         for (i = 0; i < n; i++) {
1206                 fc = fringe_changes(mi, vertex, side, vtypes[i], &right, &far, &left);
1207                 if (fc & FC_BAG) {
1208                         tp->done = True;
1209                         if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1210                                 (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1211                                 (void) fprintf(stderr, "fc = %d, FC_BAG = %d\n", fc, FC_BAG);
1212                         }
1213                 }
1214                 if (right) {
1215                         s = (((fc & FC_CUT_FAR) && (fc & FC_CUT_LEFT)) ? S_RIGHT : S_LEFT);
1216                         if (!legal_move(right, s, VT_RIGHT(vtypes[i]))) {
1217                                 no_good |= (1 << i);
1218                                 n_good--;
1219                                 continue;
1220                         }
1221                 }
1222                 if (left) {
1223                         s = (((fc & FC_CUT_FAR) && (fc & FC_CUT_RIGHT)) ? S_LEFT : S_RIGHT);
1224                         if (!legal_move(left, s, VT_LEFT(vtypes[i]))) {
1225                                 no_good |= (1 << i);
1226                                 n_good--;
1227                                 continue;
1228                         }
1229                 }
1230                 if (far) {
1231                         s = ((fc & FC_CUT_LEFT) ? S_RIGHT : S_LEFT);
1232                         if (!legal_move(far, s, VT_FAR(vtypes[i]))) {
1233                                 no_good |= (1 << i);
1234                                 n_good--;
1235                         }
1236                 }
1237         }
1238         if (n_good <= 0) {
1239                 tp->done = True;
1240                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1241                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1242                         (void) fprintf(stderr, "n_good = %d\n", n_good);
1243                 }
1244         }
1245         n = NRAND(n_good);
1246         for (i = j = 0; i <= n; i++, j++)
1247                 while (no_good & (1 << j))
1248                         j++;
1249
1250         if (!add_tile(mi, vertex, side, vtypes[j - 1])) {
1251                 tp->done = True;
1252                 if (MI_IS_VERBOSE(mi)) {
1253                         (void) fprintf(stderr, "Weirdness in add_random_tile()\n");
1254                 }
1255                 free_penrose(tp);
1256         }
1257 }
1258
1259 /* One step of the growth algorithm. */
1260 void
1261 draw_penrose(ModeInfo * mi)
1262 {
1263         int         i = 0, n;
1264         forced_node_c *p;
1265         tiling_c   *tp;
1266
1267         if (tilings == NULL)
1268                 return;
1269         tp = &tilings[MI_SCREEN(mi)];
1270         if (tp->fringe.nodes == NULL)
1271                 return;
1272
1273         MI_IS_DRAWN(mi) = True;
1274         p = tp->forced.first;
1275         if (tp->busyLoop > 0) {
1276                 tp->busyLoop--;
1277                 return;
1278         }
1279         if (tp->done || tp->failures >= 100) {
1280                 init_penrose(mi);
1281                 return;
1282         }
1283         /* Check for the initial "2-gon". */
1284         if (tp->fringe.nodes->prev == tp->fringe.nodes->next) {
1285                 vertex_type_c vtype = (unsigned char) (VT_TOTAL_MASK & LRAND());
1286
1287                 MI_CLEARWINDOW(mi);
1288
1289                 if (!add_tile(mi, tp->fringe.nodes, S_LEFT, vtype))
1290                         free_penrose(tp);
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 /* Total clean-up. */
1334 void
1335 release_penrose(ModeInfo * mi)
1336 {
1337         if (tilings != NULL) {
1338                 int         screen;
1339
1340                 for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
1341                         free_penrose(&tilings[screen]);
1342                 (void) free((void *) tilings);
1343                 tilings = (tiling_c *) NULL;
1344         }
1345 }
1346
1347 #endif /* MODE_penrose */