[2021] day 15 python A*

2021/.input/day15

@@ -0,0 +1,100 @@
+9288988799169797672494749255119669898996573999583986189239999598984799822348965745856766795499834649
+9336897879889887886178547878932383343897969375528317888596414912984889899896681582897852799987698919
+1897778869898975348195967299799218929299986987238888983439837668176288929486984281998883997689928399
+9929379596989975588919354989848824879259338981764649316939699414591798996277899778297863349896687529
+9299536973198975989668639599981992969988798261739729688719716614897359549861961677579672523167986511
+7987961623297525864967191899298165876452579892878669981979557529983329311935283984796198899331498766
+9933188395912993489929878928979164799949214314685899999949959978164816779811128692799288826655771954
+9879411158118811985997999759791869896995299827179998882766687888891885997982991692167933582892854156
+9998631525957988118287969721874572682352527971791899771898918585995689953667683999169491381879997972
+9148272678595823589879662996981998894898844679741994169298499959867934999532187299167299186241998292
+8967886285928969877498814378999894469497368728914983178727691699718399654813956289713487981828996297
+2999393515291995229979897899399596921679288483969795189979696985897255988985689416376934128997218299
+7817696897253996999651997969929981349899123948992659879897887667199775989882958778899293892998989276
+9638635592568249933748715589514111329963291898199473693991698996362848147964599284195681914957329467
+4958169729641951781983588759859969499895795879488199984497178298368899238979649719927899818641998489
+9975869369989998759115433978632495978793749977511549989984223394977735997142889411977899995898137993
+9459965977995489288474399895689998695961956993692699421769614323193479393955974793991182999979389958
+8994981918488815875941366194919798679996477924993929237972119998926286352895291999868513555622933869
+9978788955499954429538318136599937492729898626382799896379749839156697643991476929999443913972759281
+9789326441993961917529769129211514818927459529999665126819834992573899989577699452197919499789111899
+5645266999796592329963869997412285981628471859718122319982899417968932949924886989359739949384198886
+4151433899456957966682999728989743799492988668799291189825989779923276699886797988429994794438971668
+7192698711984233938996888119995889991972929159599994289919539966249787249972571194978959978992687611
+2188999661989826988581693997894588683797868679171937998388999529486952918189269993969428519963791967
+9861892485895498492212599425976855994975985912626678899459997129997798893717498885748998996987987997
+6362488549459179788479968499975364362547921271989899979997419937987319622952986237496986284699314297
+5497988785661358759985368549985499987879978818164923953194687168865459988799882727999431919418957792
+8921689612499495196716939839129969948877994484939159896618549595749671852996979999898289792879849397
+9117892818987897191767559599815947974867469568839917771471898394159117985171699936812298616598548579
+9499687172935737495154289999572674963694459699667979694997258367529924396919185817635144899393296999
+9359917393876189496794996228496429878984488199998998519969886192894999822998691883882855832938745789
+5991899864977697724629999715775227413957489939767875967492379866938689479737899737238139929793229691
+8773773941114912996998195388691327897589927937565864699875956954763217688963799581693978929456769918
+3789413727298922758699481168799996951192669889822813961131496997515599269239941498598558992664989219
+6593995867928869718437459956978746861975998936541855894996991791844649276462868699996942599192789759
+1993341135872935287172387257312453769899771419861468869997994169176169949614122255777814279818269918
+2969135998691189572857989199653891178966992543799975499874487811962496191967999489743499839598884687
+9787789572211797194337999256191563897691817781945298867986284396979988791729938633187393569589869918
+2299959163318689978729376684584292391777894958897598287996132978169997894991998998599977549738278923
+3691949798949888798168941149915567331911818129929718518938167387689939299824771197638987817379892989
+9749785619856999652449487875688981561193591826594362649994939666967979778512799696341955711919984978
+9881927664728581359934177289639895786194274231975664274195899997999687929598893691365837899273425129
+9919419886679822926611867726862553187195651759289168197679985899689947964717915885111276899888197966
+9231598837249477616689995515695824792669591942461898459897688991749911988958996929699359978565275725
+2892658244889159188897479599898949898749977971288388998787787997948558944985976998979898962172685897
+9979588759684339829796553677828895958589919229599989589392589747761568985977998861579949161187997233
+6287215915683729958932894699999247639399978989597899848299991995847221899992518166862818775179559971
+2799894917998999998874784789594789858417957771571473748859999329599135947687373576896989993589961874
+5921848262785779887771299979768834439798859747883569786946978457756498658975779671982998713657998999
+9997786782929186285839956198479977866697199917635186717999819821816856594838498858245992265954264934
+9954997215627599265929978387691134766992481123697456499693917895998289479717119612991968988158439691
+9916272332984989918199969936999599699155379896778714667674586619938853681649448451872845859999239829
+1256399471117548567985989955892899689887699697686297558119846998699918385686487875399995279928741588
+7177168446299683823212949816929791389289577545289534897191769788823948882469977935993994579671821187
+6979892421886929946739955799883719139893871273491387787287522865999759437718571283535249569138967648
+4145997935994642989996771886889569927531998999268917912388818819496782276477165999995719866649747764
+8898899748735667899752999477989593963868993879144929617748885292969974337666618879885768988931287698
+9196988991448764896467189989479747838137156849499359959399476958168494834619648549898691614999879739
+7925876418947885867316298842933587498796372993949569174199698294898468184868798782855986566997769253
+5999995536941691894699798926989158981998299942565537791869569799989677238748115794415979948626971297
+8896561829785751826769983485679999991699195576827934937515391627992938198466316849988998981931463975
+1678992985845917991999559999398498659179639589116974399879277638914599511895856993791955948698936769
+8723555973519986597726497991769996916871959668366828894199899193915299198488937535299891992439299937
+9859879779999559469859989149991235571476226458448738485449684831869569129983688918615773979995919197
+1762274915495299837161988958831218291579987895596819387889529513259546684889197517888399895193724779
+2329987489878172595959982221592989791917892847896794565689456987698924854979316862189958639879898937
+7711657684176742515913464892986549152966165389597999969269518687598991498112999894982942789276718458
+9989179928937989827799268436844255995598521878597942899959459198973751659286887993912795839916999399
+4567145965886799947748995493953341996258925919999689739976496999948828257798971787719678969851996746
+8553979659889688912787934849749991288998219549994188353936124999195218388671689915579964878413489665
+2458758981536446277157958999192653841815897922998795986691787998661699134582798739519913786926595735
+9233467899499484399916213919898118589935927969443759859978699389889676999696349897998592979919998299
+1621957847935871765819681398937934599688352958522142283796985527189865829779968678199997198567691768
+9673864188986737727887346587481936992239789665514689835781751549838861996989972756948968698623688959
+7897146188799288444495998299966977488868899799997994924917119827858775911816351681497482299111997691
+2568718799789199779398689847783149889479969577949265239141878557193889688765334449955197999914987965
+6939937695943799169928279532995937199758313658599658967819433777451979789913959439926566929189199369
+5999854888947964889779299422517269958222959149218639862111399697889988998988495479874922759149779792
+8898165192853343774932725119999895929144898798828668998787399878577998661677495889352267795135479958
+9578193578475986498984689899679398178897882619949696877398898259198963869894573999782235189917995779
+9614779614699666248931887454849181959988389121797844916823925964183788999781794279997178499292189339
+7154633697899892718176319474169673818225779991699839667193959375999134917851861694489619849782799983
+7616913966129714997489291681867995117771128927779449285994725191838843376673798698999374745869928979
+9818776583846956356779687821191959633714565781299649977899949519971939492224983479969178589787741359
+8699924979993138798977989952516599159628999129974189852977567885894191476728992769469629699859245899
+9913371369899982359888716676984987479626245958159698436779975279878971677837387679871384371297934939
+8599771948779192996924339399766946995298899149959179412988741928283199591227819893228869673194965697
+8489944889371697897296993939299713849254969988799792753882795824818789664812129936966999988791751921
+6976789988678861958199499445892799332971227632999989936177688529771589699899882978971429758899779998
+5968497692829128995138725999979828117911719698428448259968286871278658929934846599584982263818912698
+8958452959267676424741399686862372997728797445179742993896977988979989612483887199299999714618977759
+4999382992857889814779859518559958458978116999689569869899929626199925858874989715889286699966189192
+6821852498859387994787881789359711946699741427195989164226682888818389599911297889796498646148759263
+9985999614831878291177496865999896852915236956397629682728379999748678194954611317891917837599992421
+1898728946843198193289979889889991686685685399948883227849222754865945897392179762979369894261974859
+8239479653435399988579899419849928235496516187895769626582993984392699899597869988769889562986328589
+2749999498518999696779743457991992199779379529978126229362411788511691877869319879963998164177714684
+5499969865189779991198556392918514799593899919672411987351966179399942999818128941959596331883477879
+4719866799939881495699681785999974276299998443822677143998839821795639964258984499989679929197977689
+6994796719999998996693827884457853594797687747694968116959893999957898943799975585881539179956768118

2021/Python/day15.py

@@ -0,0 +1,72 @@
+import queue
+
+import numpy as np
+
+
+def load() -> np.ndarray:
+    with open('../.input/day15') as f:
+        lines = list(map(str.strip, f.readlines()))
+    return np.array([int(num) for line in lines for num in line]).reshape((-1, len(lines)))
+
+
+def manhattan(node, goal) -> int:
+    return abs(node[0] - goal[0]) + abs(node[1] - goal[1])
+
+
+def neighbors(node, shape) -> list[tuple[int, int]]:
+    return list(filter(
+        lambda t: 0 <= t[0] < shape[0] and 0 <= t[1] < shape[1],
+        [(node[0] + 1, node[1]), (node[0] - 1, node[1]), (node[0], node[1] + 1), (node[0], node[1] - 1)]
+    ))
+
+
+def a_star(
+        start: tuple[int, int],
+        goal: tuple[int, int],
+        grid: np.ndarray,
+) -> list[tuple[int, int]]:
+    frontier: queue.Queue[tuple[int, tuple[int, int]]] = queue.PriorityQueue()
+    parent: dict[tuple[int, int], tuple[int, int]] = {}
+    cost: dict[tuple[int, int], int] = {start: 0}
+
+    frontier.put((0, start))
+    while not frontier.empty():
+        current: tuple[int, int] = frontier.get()[1]
+        if current == goal:
+            break
+
+        for neighbor in neighbors(current, grid.shape):
+            new_cost: int = cost[current] + grid[neighbor[1]][neighbor[0]]
+            if neighbor not in cost or new_cost < cost[neighbor]:
+                cost[neighbor], parent[neighbor] = new_cost, current
+                frontier.put((
+                    new_cost + manhattan(neighbor, goal),
+                    neighbor
+                ))
+
+    path: list[tuple[int, int]] = [goal]
+    while path[-1] != start:
+        path.append(parent[path[-1]])
+    return path[::-1]
+
+
+def solve1() -> int:
+    grid = load()
+    path = a_star((0, 0), (len(grid[0]) - 1, len(grid) - 1), grid)
+    return sum(grid[y][x] for x, y in path[1:])
+
+
+def solve2() -> int:
+    full_grid = np.tile((grid := load()), (5, 5))
+    s_x, s_y = grid.shape[0], grid.shape[1]
+    for i in range(5):
+        for j in range(5):
+            full_grid[i*s_y:i*s_y+s_y, j*s_x:j*s_x+s_x] += np.full_like(grid, i+j)
+    full_grid = full_grid % 10 + (full_grid >= 10).astype(int)
+    path = a_star((0, 0), (full_grid.shape[0] - 1, full_grid.shape[1] - 1), full_grid)
+    return sum(full_grid[y][x] for x, y in path[1:])
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    print(solve1())  # 748
+    print(solve2())  # 3045