portifolio-evandrodevbr/lib/jogo/mapa.ts

/** Grade do escritório: leitura, colisão, visão e caminho dos zumbis. Sem three, React nem DOM. */

import type { Mapa } from "./tipos";

type Ponto = readonly [number, number];
type Camada = "solido" | "opaco";

const CARACTERES = "#M.JN";
const SOLIDOS = "#M";

/** Tolerância de ponto flutuante na comparação de distâncias da visão. */
const FOLGA = 1e-9;

const VIZINHOS_4: readonly Ponto[] = [
  [1, 0],
  [-1, 0],
  [0, 1],
  [0, -1],
];

const VIZINHOS_8: readonly Ponto[] = [
  ...VIZINHOS_4,
  [1, 1],
  [1, -1],
  [-1, 1],
  [-1, -1],
];

function validarLinhas(linhas: readonly string[]): void {
  if (linhas.length === 0) {
    throw new Error("O mapa precisa de ao menos uma linha.");
  }
  if (linhas.some((linha) => linha.length !== linhas[0].length)) {
    throw new Error("As linhas do mapa têm larguras diferentes.");
  }
}

export function lerMapa(linhas: readonly string[]): Mapa {
  validarLinhas(linhas);
  const largura = linhas[0].length;
  const altura = linhas.length;
  const solido = new Uint8Array(largura * altura);
  const opaco = new Uint8Array(largura * altura);
  const inicios: Ponto[] = [];
  const nascedouros: Ponto[] = [];
  for (let z = 0; z < altura; z++) {
    for (let x = 0; x < largura; x++) {
      const c = linhas[z].charAt(x);
      if (!CARACTERES.includes(c)) {
        throw new Error(
          `Caractere desconhecido "${c}" no mapa (coluna ${x}, linha ${z}).`,
        );
      }
      solido[z * largura + x] = SOLIDOS.includes(c) ? 1 : 0;
      opaco[z * largura + x] = c === "#" ? 1 : 0;
      if (c === "J") inicios.push([x + 0.5, z + 0.5]);
      if (c === "N") nascedouros.push([x + 0.5, z + 0.5]);
    }
  }
  if (inicios.length !== 1) {
    throw new Error("O mapa precisa de exatamente um início (J).");
  }
  if (nascedouros.length === 0) {
    throw new Error("O mapa precisa de ao menos um nascedouro (N).");
  }
  return { largura, altura, solido, opaco, inicio: inicios[0], nascedouros };
}

function dentro(mapa: Mapa, cx: number, cz: number): boolean {
  return cx >= 0 && cz >= 0 && cx < mapa.largura && cz < mapa.altura;
}

function consultar(mapa: Mapa, camada: Camada, x: number, z: number): boolean {
  const cx = Math.floor(x);
  const cz = Math.floor(z);
  if (!dentro(mapa, cx, cz)) return true;
  return mapa[camada][cz * mapa.largura + cx] === 1;
}

/** Coordenadas em metros; fora do mapa é sólido. */
export function ehSolido(mapa: Mapa, x: number, z: number): boolean {
  return consultar(mapa, "solido", x, z);
}

/** Coordenadas em metros; fora do mapa é opaco. */
export function ehOpaco(mapa: Mapa, x: number, z: number): boolean {
  return consultar(mapa, "opaco", x, z);
}

type Eixo = { passo: number; delta: number; t: number };

/** Estado do DDA em um eixo: sentido, distância por célula e distância até a próxima borda. */
function prepararEixo(pos: number, d: number): Eixo {
  if (d === 0) return { passo: 0, delta: Infinity, t: Infinity };
  const base = Math.floor(pos);
  const ate = d > 0 ? base + 1 - pos : pos - base;
  return {
    passo: d > 0 ? 1 : -1,
    delta: 1 / Math.abs(d),
    t: ate / Math.abs(d),
  };
}

/** Distância até a primeira célula da camada na direção (sin(rumo), cos(rumo)); `alcance` se não bater antes. */
function distanciaAteCamada(
  mapa: Mapa,
  camada: Camada,
  x: number,
  z: number,
  rumo: number,
  alcance: number,
): number {
  const ex = prepararEixo(x, Math.sin(rumo));
  const ez = prepararEixo(z, Math.cos(rumo));
  let cx = Math.floor(x);
  let cz = Math.floor(z);
  let t = 0;
  while (t < alcance) {
    if (consultar(mapa, camada, cx, cz)) return t;
    if (ex.t < ez.t) {
      t = ex.t;
      ex.t += ex.delta;
      cx += ex.passo;
    } else {
      t = ez.t;
      ez.t += ez.delta;
      cz += ez.passo;
    }
  }
  return alcance;
}

/** Distância até a primeira célula opaca na direção (sin(rumo), cos(rumo)); `alcance` se não bater antes. */
export function raioAteParede(
  mapa: Mapa,
  x: number,
  z: number,
  rumo: number,
  alcance: number,
): number {
  return distanciaAteCamada(mapa, "opaco", x, z, rumo, alcance);
}

/** Verdadeiro se nenhuma célula da camada fica entre os dois pontos (inclusive o de chegada). */
function segmentoLivre(
  mapa: Mapa,
  camada: Camada,
  x0: number,
  z0: number,
  x1: number,
  z1: number,
): boolean {
  if (consultar(mapa, camada, x1, z1)) return false;
  const dx = x1 - x0;
  const dz = z1 - z0;
  const distancia = Math.hypot(dx, dz);
  const rumo = Math.atan2(dx, dz);
  return (
    distanciaAteCamada(mapa, camada, x0, z0, rumo, distancia) >=
    distancia - FOLGA
  );
}

/** Verdadeiro se não há célula opaca entre os dois pontos (inclusive o de chegada). */
export function temLinhaDeVisao(
  mapa: Mapa,
  x0: number,
  z0: number,
  x1: number,
  z1: number,
): boolean {
  return segmentoLivre(mapa, "opaco", x0, z0, x1, z1);
}

/** Verdadeiro se o segmento e os dois paralelos deslocados `raio` para cada lado não cruzam célula sólida. */
export function caminhoLivre(
  mapa: Mapa,
  x0: number,
  z0: number,
  x1: number,
  z1: number,
  raio: number,
): boolean {
  const distancia = Math.hypot(x1 - x0, z1 - z0);
  const escala = distancia === 0 ? 0 : raio / distancia;
  const nx = (z0 - z1) * escala;
  const nz = (x1 - x0) * escala;
  return [0, 1, -1].every((lado) =>
    segmentoLivre(
      mapa,
      "solido",
      x0 + nx * lado,
      z0 + nz * lado,
      x1 + nx * lado,
      z1 + nz * lado,
    ),
  );
}

function circuloLivre(mapa: Mapa, x: number, z: number, raio: number): boolean {
  return !(
    ehSolido(mapa, x - raio, z - raio) ||
    ehSolido(mapa, x + raio, z - raio) ||
    ehSolido(mapa, x - raio, z + raio) ||
    ehSolido(mapa, x + raio, z + raio)
  );
}

/** Tenta x e depois z, separadamente, então desliza na parede. */
export function moverComColisao(
  mapa: Mapa,
  x: number,
  z: number,
  dx: number,
  dz: number,
  raio: number,
): [number, number] {
  const nx = circuloLivre(mapa, x + dx, z, raio) ? x + dx : x;
  const nz = circuloLivre(mapa, nx, z + dz, raio) ? z + dz : z;
  return [nx, nz];
}

function visitar(
  mapa: Mapa,
  campo: Int16Array,
  fila: number[],
  cx: number,
  cz: number,
  distancia: number,
): void {
  if (ehSolido(mapa, cx, cz)) return;
  const i = cz * mapa.largura + cx;
  if (campo[i] !== -1) return;
  campo[i] = distancia;
  fila.push(i);
}

/** Distância em células até o alvo (BFS de 4 vizinhos); -1 para sólida ou inalcançável. */
export function campoDeFluxo(mapa: Mapa, x: number, z: number): Int16Array {
  const campo = new Int16Array(mapa.largura * mapa.altura).fill(-1);
  const fila: number[] = [];
  visitar(mapa, campo, fila, Math.floor(x), Math.floor(z), 0);
  for (let k = 0; k < fila.length; k++) {
    const cx = fila[k] % mapa.largura;
    const cz = Math.floor(fila[k] / mapa.largura);
    for (const [ox, oz] of VIZINHOS_4) {
      visitar(mapa, campo, fila, cx + ox, cz + oz, campo[fila[k]] + 1);
    }
  }
  return campo;
}

function distanciaEm(
  mapa: Mapa,
  campo: Int16Array,
  cx: number,
  cz: number,
): number {
  return dentro(mapa, cx, cz) ? campo[cz * mapa.largura + cx] : -1;
}

/** Na diagonal, só passa se as duas células ortogonais vizinhas estão livres. */
function quinaLivre(
  mapa: Mapa,
  cx: number,
  cz: number,
  ox: number,
  oz: number,
): boolean {
  return !(ehSolido(mapa, cx + ox, cz) || ehSolido(mapa, cx, cz + oz));
}

/** Vizinho (8 direções, sem cortar quina) de menor distância; undefined na célula do alvo ou sem caminho. */
function melhorVizinho(
  mapa: Mapa,
  campo: Int16Array,
  cx: number,
  cz: number,
): Ponto | undefined {
  let melhorDistancia = distanciaEm(mapa, campo, cx, cz);
  if (melhorDistancia <= 0) return undefined;
  let melhor: Ponto = [0, 0];
  for (const [ox, oz] of VIZINHOS_8) {
    const d = distanciaEm(mapa, campo, cx + ox, cz + oz);
    if (d < 0 || d >= melhorDistancia) continue;
    if (!quinaLivre(mapa, cx, cz, ox, oz)) continue;
    melhorDistancia = d;
    melhor = [ox, oz];
  }
  return melhor;
}

/** Vetor unitário da posição real até o centro do melhor vizinho; [0, 0] na célula do alvo ou sem caminho. */
export function direcaoNoCampo(
  mapa: Mapa,
  campo: Int16Array,
  x: number,
  z: number,
): [number, number] {
  const cx = Math.floor(x);
  const cz = Math.floor(z);
  const vizinho = melhorVizinho(mapa, campo, cx, cz);
  if (!vizinho) return [0, 0];
  const dx = cx + vizinho[0] + 0.5 - x;
  const dz = cz + vizinho[1] + 0.5 - z;
  const tamanho = Math.hypot(dx, dz);
  return [dx / tamanho, dz / tamanho];
}