【深圳 IO 攻略】最終 BOSS 關(guān)：水下收割機器人

2022-07-14 17:26 作者:ココアお姉ちゃん 0人讀過 | 我要投稿

本文首發(fā)于 B 站《深圳 IO》文集（https://www.bilibili.com/read/readlist/rl569860）。原創(chuàng)不易，轉(zhuǎn)載請注明出處。

此文章已過時。請?zhí)D(zhuǎn)至?【深圳 IO 攻略】最終 BOSS 關(guān)《水下收割機器人》的全新解決方案（空間換時間）繼續(xù)閱讀。

點擊主頁上的【控制面板】，在【謎題檔案】里輸入數(shù)字 3113，打開隱藏關(guān)第 3 關(guān)《水下收割機器人》。這也是整個游戲（截至 2022 年 7 月）的最終 BOSS 關(guān)卡。

本關(guān)是阿瓦隆城第 5 關(guān)《海藻收割機器人》的升級關(guān)卡，尚未完成阿瓦隆城第 5 關(guān)的同學(xué)建議先閱讀阿瓦隆城第 5 關(guān)的攻略，完成后再來挑戰(zhàn)本關(guān)：【深圳 IO 攻略】阿瓦隆城第 5 關(guān)：海藻收割機器人

和阿瓦隆城第 5 關(guān)相比，本關(guān)雖然少了【收割】這一路輸出，但是難度卻陡然增大。因為本關(guān)的要求是就近收割，而不是按照先來后到的順序收割。也就是說，每走一步都需要掃描一遍區(qū)域里有哪些海藻，然后往最近的海藻方向奔去。因為是就近收割，所以不存在像第 5 關(guān)那樣往遠處跑的過程中“順手牽羊”的情形，自然也就不需要【收割】這一路輸出信號了。

另外，為了簡化問題，計算距離時，對角線方向上 1 格的距離也是 1，不是根號 2。類似于國際象棋里的國王，既可以橫／豎走一步，也可以斜著走一步。國王在 a 點，到達棋子 b 處至少需要走多少步，在這道題里 a 點和 b 點的距離就是多少。

那么，相比于阿瓦隆城第 5 關(guān)來說，本關(guān)的思路要做這么幾點改變：

因為是就近收割，不是按先來后到的順序收割，所以我們向 RAM 里添加新的海藻坐標時，要使用第 1 關(guān)的模式：遍歷 RAM，找到空位后就放進去。如果仍然使用隊列模式的話，存在“早期海藻因為距離過遠遲遲未被收割，致使新出現(xiàn)的海藻坐標覆蓋掉早期海藻”的可能性。
因為每一步都要搜索距離自己最近的海藻在哪，而電機和海藻間的距離是隨著電機的移動而變化的，不是一成不變的。所以控制電機的芯片每秒鐘都要對外公布自己所在的 (x, y) 坐標，以方便其余芯片計算此時此刻電機和各海藻間的距離。

這道題我花了整整一天時間才做出來。我的設(shè)計方案里，一共花了 31 塊錢（MC6000×4?+ MC4000(X)×3 +?RAM×1），寫了 74 行代碼，且走了背線。我這個方案肯定不是最優(yōu)秀的，世界排行榜上用?20 多塊錢，50 多行代碼做出來的大神比比皆是。好在我這個方案的電量只有 6.4K，屬于第一梯隊。電路圖和代碼如下：

整塊電路板堆得滿滿的，一股濃濃的窒息感。

以上電路圖中，我用黃色字體標注出了 7 塊芯片的編號。我來說明一下各個芯片的分工：

1 號芯片負責(zé)接收 C2S-RF901 發(fā)來的海藻坐標，并放入 RAM 的空位中。
2 號芯片遍歷 RAM 中的所有海藻坐標，并委托 3 號芯片依次計算電機與這些海藻的距離。遇到距離為 0 的海藻時，說明當前位置的腳下有海藻，委托 4 號芯片將 RAM 中的相應(yīng)數(shù)據(jù)抹除；遇到距離大于 0 的海藻時，找到距離最近的海藻坐標，并發(fā)送給 4 號芯片。
3 號芯片在收到 2 號芯片發(fā)來的海藻坐標后，計算電機與該海藻的距離并反饋給 2 號芯片。
4 號芯片收到 2 號芯片發(fā)來的抹除信號后，抹除數(shù)據(jù)庫中的對應(yīng)數(shù)據(jù)；收到海藻坐標信號后，將目標位置發(fā)送給 5 號芯片。
5 號芯片將目標位置的 x、y 坐標依次傳送給 6、7 號芯片。
6、7 號芯片在收到 5 號芯片發(fā)來的目標位置后，判定本輪是否應(yīng)該移動一格，以及向什么方向移動。移動完畢后，向 3 號芯片報告電機的最新 x、y 坐標，方便它去計算電機與各海藻間的距離。

我們依次來分析。首先是 1?號芯片：

C2S-RF901 元件有一個隱藏特性：第一秒鐘一定沒有數(shù)據(jù)。因此和 C2S-RF901 相接的 1 號芯片可以在第 1 秒時直接休眠，避免做無用功（slp 1）。這個特性在以往的關(guān)卡里也一樣存在，但提升不明顯?？杀娟P(guān)不一樣，本關(guān)里，每秒鐘例行的掃描數(shù)據(jù)庫任務(wù)是一個高耗能操作，如果第一秒休眠的話，相比于不休眠，能節(jié)省幾百格電量。

從第 2 秒起，1 號芯片就要從 C2S-RF901 的 rx 口讀入數(shù)據(jù)了（mov x2 acc）。如果讀入的是 -999（tcp acc -999），那么關(guān)閉一切 + - 號指令，直接跳到最后喚醒?2 號芯片。讀入的不是 -999 時，我們需要將新的海藻坐標存入 RAM。我們剛才讀到的首數(shù)字是 x 坐標，同阿瓦隆城第 5 關(guān)一樣，現(xiàn)在我們再讀入 y 坐標并放在十位數(shù)上，形成一個由 y 和 x 構(gòu)成的兩位數(shù)（+ dst 1 x2）。此時開始尋找 RAM 中的空位，即值為 0 的格子（+ mov x1 dat, + tgt x0 0, + jmp 5）。找到后，我們定位到該空位，并將記錄海藻坐標的 acc 的值存入該格（- mov dat x1, - mov acc x0）。做完這些后，給 2 號芯片發(fā)送 999 喚醒它（mov 999 x3），此時我們就可以安心睡眠了（slp 1）。

注意一下 1 號芯片的 x3 口。我們再按住 TAB 鍵，觀察一下透視圖：

發(fā)現(xiàn) 1 號芯片的 x3 口和其余芯片的很多端口都有連接。首先是和 C2S-RF901 的 tx 口相連接，但本關(guān)并不需要向 tx 口發(fā)送數(shù)據(jù)，tx 口一直處于高阻狀態(tài)，所以數(shù)據(jù)并不會流到 tx 中。這里的 tx 口僅僅起到了一個“借過”的作用。

除 tx 外，1 號芯片的 x3 口還和 2 號芯片的 x3 口、3 號芯片的 x0 口和 4 號芯片的 x2 口相連接。后面我們會說到，2、3 號芯片通過各自的 x2 和 x1 口通訊，3 號芯片的 x0 口是處于高阻態(tài)，不接收數(shù)據(jù)的，因此 3 號芯片的 x0 口也只起到了一個“借過”的作用。

因此，這根導(dǎo)線上的數(shù)據(jù)實際只會在【1 號芯片的 x3 口】、【2 號芯片的 x3 口】和【4 號芯片的 x2 口】間流動。1 號芯片給 x3 發(fā)送 999 時，會同步喚醒 2 號和 4 號芯片。時序上要確保 2 號芯片“快人一步”收掉這個 999，4 號芯片需要接收的只是將來 2 號芯片發(fā)來的數(shù)據(jù)。因為 1 號芯片發(fā)完 999 后，這一秒就睡過去了，因此 2 號芯片在本秒內(nèi)發(fā)送的數(shù)據(jù)都只會流向 4 號芯片，不會回流到 1 號芯片。

為什么要接這么復(fù)雜的線，還要各種借過？實在是因為電路板面積有限啊，君不見本關(guān)的電路板已經(jīng)塞得滿滿的了，不借過的話就無路可走了。

現(xiàn)在我們來看 2 號芯片：

2 號芯片的第 1 秒鐘里跟?1 號芯片一樣睡眠（slp 1），從第 2 秒鐘開始工作。首先趁著 4 號芯片沒醒，趕緊把 1 號芯片發(fā)來的 999 給收了（mov x3 dat）。至于這個 999 有什么用，我們接下來會說。

2 號芯片每秒鐘都需要掃描整個 RAM，檢查有哪些待收割的海藻，以及最近的海藻在哪。首先我們從 RAM 中讀一格數(shù)字（mov x0 acc），檢查它是否大于 0（tcp acc 0）。如果讀到了 0 的格子，說明這個格子是空的，直接關(guān)閉所有 + - 號指令，跳到第 12 行的循環(huán)末尾，準備讀下一格（tcp x1 0, + jmp 3）。如果讀到了非 0 的格子，我們將從該格讀到的坐標值發(fā)送給 3 號芯片兩次（+ mov acc x2, + mov acc x2），并從 3 號芯片接收算好的距離值，將它放到百位上（+ dst 2 x2）。此時判斷帶上了距離值的 acc 是否小于 100（+ tlt acc 100）。小于 100 時，百位為 0，說明剛才讀到的這個海藻和我們電機的距離為 0，說明腳下的這個格子是有海藻的，說明我們需要把這個海藻收割掉。此時我們將 RAM 地址（當前海藻所在的位置?+1）發(fā)給上方的 4 號芯片，委托它將地址 -1 處的格子置零（+ mov x1 x3）。而如果 acc 大于 100，那說明我們找到了一個等待收割的海藻。但是怎么判斷它是不是所有海藻中最近的那一個呢？

我們在上面說了，原先記錄海藻 (x, y) 坐標值的 acc，在經(jīng)過 3 號芯片的計算后，會變成一個三位數(shù)，它的百位用于記錄電機和這個海藻的距離。例如，當電機在 (5, 5)，海藻在 (3, 2) 時，acc 初始值為 23。然后由于兩者距離為 3，acc 在經(jīng)過 3 號芯片的計算后會變成 323。我們在比較兩個數(shù)的大小的時候，是從高位開始比的，這樣一來，問題就變成了“找最小值問題”。我們需要將 RAM 中記錄的所有【兩位數(shù)】都變成【三位數(shù)】，并找出【最小的三位數(shù)】。

這里的 dat 記錄的是“迄今為止找到的最小三位數(shù)”，初值為本游戲能容納的最大值 999。如果當前的 acc 比 dat 中記錄的三位數(shù)小（- tcp acc dat），那么就說明 acc 的百位是小于等于 dat 的百位的。題目又明確說明了不會出現(xiàn)多個等距的海藻，也就是說各個三位數(shù)間，百位一定互不相等。那就只可能 acc 的百位比 dat 的百位小，說明找到了比之前最小的三位數(shù)還要小的三位數(shù)。此時我們需要把當前的 acc 覆蓋到 dat 里（- mov acc dat），這樣一圈下來，我們的 dat 里存儲的就是最小的三位數(shù)了。

循環(huán)的末尾，我們檢查 RAM 的地址口是否繞了一圈回到了 0（tcp x1 0）。尚未回到 0 時，說明還沒遍歷完整個 RAM，跳回到第 3 行繼續(xù)遍歷（+ jmp 3），直到遍歷完所有的格子為止，將 dat 中存儲的【最小的三位數(shù)】發(fā)給 4 號芯片（mov dat x3）。

現(xiàn)在我們來看專門計算電機和海藻的距離的 3 號芯片：

該芯片可以從 p1 口獲得電機當前的 x 坐標（由 6 號芯片每秒刷新），從 p0 口獲得當前電機的 y 坐標（由 7 號芯片每秒刷新）。首先等待 2 號芯片發(fā)來記錄著海藻坐標的兩位數(shù)（slx x1）。我們首先取出這個兩位數(shù)的個位（x 坐標），然后計算和電機 x 坐標的橫向距離（dst 0 x1, sub p1, dst 1 0），計算完畢后放入 dat 中暫存（mov acc dat）。

值得注意的是第 4 行的置位指令（dst 1 0），它的作用是【取絕對值】。我在龍騰第 15 關(guān)《卡賓槍瞄準照明器》的攻略里提到過：

置位指令：dst I1/R1/P1 I2/R2/P2，將 acc 寄存器中的某一位置為特定的值。位數(shù)由第一個操作數(shù)決定，0~2 分別表示個位/十位/百位，若在此范圍外，則不執(zhí)行任何操作。具體設(shè)置的值由第二個操作數(shù)決定，會只看最低位，忽略最高位，同時會將數(shù)字的符號設(shè)置為和該數(shù)一致。作者：ココアお姉ちゃん https://www.bilibili.com/read/cv16919367?出處：bilibili

注意這句【同時會將數(shù)字的符號設(shè)置為和該數(shù)一致】。在本游戲里，0 是視為正數(shù)的。因此當我們執(zhí)行了 dst 1 0，將十位強行置為 0 這樣的操作后，會強行將 acc 置為正數(shù)。10×10 的網(wǎng)格里，任意兩點間的距離最多為 9，所以計算出距離后，十位、百位是肯定為 0 的。這里的置位指令并不會修改十位數(shù)字，唯一的作用就是取絕對值。

接下來的 6~9 行代碼，我們再從 2 號芯片處獲得一份一模一樣的兩位數(shù)（mov x1 acc），取出它的十位（y 坐標），然后計算和電機 y 坐標的縱向距離（dgt 1, sub p0, dst 1 0）。至此，dat 中記錄的是橫向距離，acc 中記錄的是縱向距離，兩者中的較大值即為電機和當前海藻的距離。我們將兩者中的較大值反饋給 2 號芯片（tgt acc dat, + mov acc x1, - mov dat x1）。

現(xiàn)在是 4 號芯片，它有兩個任務(wù)：收到地址值時，將 RAM 中對應(yīng)地址處的海藻坐標抹除；收到三位數(shù)時，將其中記錄的【最近的海藻坐標】告知接下來的芯片。我們來看它的代碼：

首先等待 2 號芯片的喚醒信號（slx x2），并將它發(fā)來的數(shù)存入 acc（mov x2 acc）。此時檢查這個數(shù)是不是三位數(shù)（tlt acc 100）。不是三位數(shù)時，說明是一個地址值。我們按照 2 號芯片里的囑托，將 RAM 中地址值 -1 處的格子清零（+ sub 1, + mov acc x0, + mov 0 x1, + jmp 1）。而如果發(fā)來的是三位數(shù)的話，需要分情況討論：如果不是 999（- tlt acc 999），那皆大歡喜，直接把這個三位數(shù)發(fā)給 5 號芯片發(fā)兩份就完事了（+ mov acc x3, + mov acc x3）。而如果傳來的是 999，則有兩種可能性：①區(qū)域里沒有待收割的海藻，三位數(shù)一直保持著最開始的 999；②區(qū)域里只有唯一一個位于 (9, 9) 點的，距離為 9 的海藻。收到 999 時，我們需要遍歷一遍 RAM，檢查有沒有位于 (9, 9) 位置的海藻。僅當 RAM 中有位于 (9, 9) 位置的海藻時，我們才能將這個三位數(shù)發(fā)給 5 號芯片（- mov x0 dat, - teq x1 99, + mov acc x3, + mov acc x3, - teq x0 dat, - jmp a）。如果把 RAM 遍歷了一圈都沒有發(fā)現(xiàn)位于 (9, 9) 位置的海藻，那么就什么都不做，直接跳回第 1 行等待下一次任務(wù)。

最后來看控制電機的 5~7 號芯片的代碼：

5 號芯片做的事比較簡單。5 號芯片會從 4 號芯片處收到兩份同樣的三位數(shù)，將它的個位（目標點的 x 坐標）提取出來通過 x2 發(fā)給 6 號芯片（slx x0, dst 0 x0, mov acc x2），再將它的十位（目標點的 y 坐標）提取出來通過 x1 發(fā)給 7 號芯片（mov x0 acc, dgt 1, mov acc x1），即完成任務(wù)。

6、7 號芯片的 acc 寄存器用來記錄電機的實時?(x, y) 坐標。初始狀態(tài)下，兩塊芯片都給各自的輸出端口賦上 50 的電平值（mov 50 p1），然后等待 5 號芯片發(fā)來的目標 x/y 信號（slx x1/x0）。發(fā)來后，將目標位置和當前位置做差值運算，檢查差值的正負號（tcp x1/x0 acc）。差值為 0 時，讓電平信號保持為 50 即可，同樣也不需要修改 acc 的值。差值為負時，說明目標點在當前點的左／下方，需要令 acc -1，并給輸出口賦上 0 的電平值（- sub 1, - mov 0 p1）；差值為負時，說明目標點在當前點的右／上方，需要令 acc +1，并給輸出口賦上 100 的電平值（+ add 1, + mov 100 p1）。做完后，休眠一秒令電平生效（slp 1）。一秒過后，立刻將新的電機?(x, y) 坐標發(fā)往 p0 口，供 3 號芯片使用（mov acc p0）。

點擊左下角的【模擬】，稍等片刻，便會彈出結(jié)算界面：