#lang scheme
;(require mzlib/trace)
;;Estructuras de datos
(define-struct nodo
  (;fields
   id 
   estado
   camino
   nivel
   (proc-gen #:mutable)
   (terminal #:mutable)
   )
  #:transparent)

(define misioneros-canibales (make-hash))
(hash-set! misioneros-canibales 
           0 
           (make-nodo 
            0 
            (cons '(B C C C M M M) '()) 
            (list 0) 
            0 
            null 
            #f))

;; Para escribir en pantalla
(define pnodo
  (lambda (mensa nodo)
    (printf "~a nodo ~a ~a ~a ~a ~a~n"
            mensa
            (nodo-id nodo) 
            (nodo-estado nodo) 
            (nodo-camino nodo) 
            (nodo-nivel nodo) 
            (nodo-terminal nodo)) ))
(define parbol
  (lambda (arbol)
    (let go ((j (hash-count arbol))
             (i 0)
             (nodo #f))
      (if (= i j)
          (newline)
          (begin
            (set! nodo (hash-ref arbol i))
            (pnodo "" nodo)
            (go j (add1 i) #f))) )))

(define psoluciones
  (lambda (lst)
    (if (null? lst)
        (void)
        (begin
          (pnodo "" (car lst))
          (psoluciones (cdr lst))))))
;;;;;Operaciones posibles
(define sentido-mov
  (lambda (estado)
    (if (member 'B (car estado))
        (begin
          
          (values car cdr)
          )
        (if (member 'B (cdr estado))
            (begin
              
              (values cdr car)
              )
            'no-sé)) ))
(define ->1M
  (lambda (estado opart olleg)
    (let* ((o-partida (opart estado))
           (o-llegada (olleg estado))
           )
      (if (equal? opart car)
          (cons
           (remove 'B (remove 'M o-partida))
           (cons 'B (cons 'M o-llegada)))
          (cons
           (cons 'B (cons 'M o-llegada))
           (remove 'B (remove 'M o-partida))
           )
          )
      ) ))
(define ->1C
  (lambda (estado opart olleg)
    (let* ((o-partida (opart estado))
           (o-llegada (olleg estado))
           )
      (if (equal? opart car)
          (cons
           (remove 'B (remove 'C o-partida))
           (cons 'B (cons 'C o-llegada)))
          (cons
           (cons 'B (cons 'C o-llegada))
           (remove 'B (remove 'C o-partida))
           )
          )
      ) ))
(define ->MM
  (lambda (estado opart olleg)
    (let* ((o-partida (opart estado))
           (o-llegada (olleg estado))
           )
      (if (equal? opart car)
          (cons
           (remove 'B (remove 'M (remove 'M o-partida)))
           (cons 'B (cons 'M (cons 'M o-llegada))))
          (cons
           (cons 'B (cons 'M (cons 'M o-llegada)))
           (remove 'B (remove 'M (remove 'M o-partida)))
           )
          )
      ) ))
(define ->CC
  (lambda (estado opart olleg)
    (let* ((o-partida (opart estado))
           (o-llegada (olleg estado))
           )
      (if (equal? opart car)
          (cons
           (remove 'B (remove 'C (remove 'C o-partida)))
           (cons 'B (cons 'C (cons 'C o-llegada))))
          (cons
           (cons 'B (cons 'C (cons 'C o-llegada)))
           (remove 'B (remove 'C (remove 'C o-partida)))
           )
          )
      ) ))
(define ->MC
  (lambda (estado opart olleg)
    (let* ((o-partida (opart estado))
           (o-llegada (olleg estado))
           )
      (if (equal? opart car)
          (cons
           (remove 'B (remove 'M (remove 'C o-partida)))
           (cons 'B (cons 'M (cons 'C o-llegada))))
          (cons
           (cons 'B (cons 'M (cons 'C o-llegada)))
           (remove 'B (remove 'M (remove 'C o-partida)))
           )
          )
      ) ))
;;Predicados sobre operaciones
(define mov-1M?
  (lambda (estado opart olleg)
    (let ((o-partida (opart estado))
          (o-llegada (olleg estado))
          )
      (member 'M o-partida) )))
(define mov-1C?
  (lambda (estado opart olleg)
    (let ((o-partida (opart estado))
          (o-llegada (olleg estado))
          )
      (member 'C o-partida) )))
(define mov-MM?
  (lambda (estado opart olleg)
    (let ((o-partida (opart estado))
          (o-llegada (olleg estado))
          )
      (if (member 'M o-partida)
          (if (member 'M (remove 'M o-partida))
              #t
              #f
            )
          #f)
       )))
(define mov-CC?
  (lambda (estado opart olleg)
    (let ((o-partida (opart estado))
          (o-llegada (olleg estado))
          )
      (if (member 'C o-partida)
          (if (member 'C (remove 'C o-partida))
              #t
              #f
            )
          #f)
       )))
(define mov-MC?
  (lambda (estado opart olleg)
    (let ((o-partida (opart estado))
          (o-llegada (olleg estado))
          )
      (if (member 'M o-partida)
          (if (member 'C (remove 'M o-partida))
              #t
              #f
            )
          #f)
       )))
;;Condiciones o restricciones del problema
;;Restricciones
(define existe-en-path?
  (lambda (estado path)
    (if (null? path)
        #f
        (let* ((nudo (hash-ref misioneros-canibales (first path)))
               (nudo-estado (nodo-estado nudo))
               )
          (if (equal? estado nudo-estado)
              #t
              (existe-en-path? estado (rest path))
              ))
        ) ))
(define es-solucion?
  (lambda (new-estado)
    (letrec
        ((aux
          (lambda (cdr-estado solucion)
            (if (null? solucion)
                (if (null? cdr-estado)
                    #t
                    #f)
                (if (member (first cdr-estado) solucion)
                    (aux (rest cdr-estado) (remove (first cdr-estado) solucion))
                    #f)) ))
         )
      (and
       (null? (car new-estado))
       (aux (cdr new-estado) '(B C C C M M M)))
    ) ))
;;específica: nº caníbales > nº misioneros
(define canibales>misioneros?
  (lambda (new-estado)
    (define cuantos-hay
      (lambda (lista simbolo)
        (if (null? lista)
            0
            (if (eq? (first lista) simbolo)
                (+ 1
                   (cuantos-hay (rest lista) simbolo))
                (+ 0 
                   (cuantos-hay (rest lista) simbolo)))) ))
    (let ((M-o-izqda (cuantos-hay (car new-estado) 'M))
          (C-o-izqda (cuantos-hay (car new-estado) 'C))
          (M-o-dcha (cuantos-hay (cdr new-estado) 'M))
          (C-o-dcha (cuantos-hay (cdr new-estado) 'C))
          )
      (or 
       (and (not (zero? M-o-izqda)) (> C-o-izqda M-o-izqda))
       (and (not (zero? M-o-dcha)) (> C-o-dcha M-o-dcha)))
      ) ))
;;Dado un nodo, nodo-estado, son operaciones aplicables
(define operaciones-aplicables
  (lambda (nudo)
    (let* ((estado (nodo-estado nudo))
           (o-izqda (car estado))
           (o-dcha (cdr estado))
           )
      (let-values 
        ([(o-part o-lleg) (sentido-mov estado)]
         [(operaciones-aplicables) '()]
         )
      (when (mov-1M? estado o-part o-lleg)
        (set! operaciones-aplicables 
              (append operaciones-aplicables 
                      (list ->1M))))
      (when (mov-1C? estado o-part o-lleg)
        (set! operaciones-aplicables
              (append operaciones-aplicables 
                      (list ->1C))))
      (when (mov-MM? estado o-part o-lleg)
        (set! operaciones-aplicables
              (append operaciones-aplicables 
                      (list ->MM))))
      (when (mov-CC? estado o-part o-lleg)
        (set! operaciones-aplicables
              (append operaciones-aplicables 
                      (list ->CC))))
      (when (mov-MC? estado o-part o-lleg)
        (set! operaciones-aplicables
              (append operaciones-aplicables 
                      (list ->MC))))
      operaciones-aplicables )
      ) ))
;;
(define operaciones-en-nodo
  (lambda (nudo)
    (let ((oper-apl (operaciones-aplicables nudo)))
      (set-nodo-proc-gen! nudo oper-apl) 
      )))
(define resta-operacion-a-nodo
  (lambda (nudo)
    (set-nodo-proc-gen! nudo (rest (nodo-proc-gen nudo))) ))

(define terminal!
  (lambda (nudo booleano)
    (set-nodo-terminal! nudo booleano) ))
;;
(define symbol<?
  (lambda (s1 s2)
    (string<? (symbol->string s1) (symbol->string s2)) ))

(define next-nodo
  (lambda (nudo arbol)
    (let*-values 
        ([(estado) (nodo-estado nudo)]
         [(o-part o-lleg) (sentido-mov estado)]
         )

      (let* (
             (id (nodo-id nudo))
             (camino (nodo-camino nudo))
             (nivel (nodo-nivel nudo))
             (procs-gen (nodo-proc-gen nudo))
             (terminal (nodo-terminal nudo))
             
             (new-nodo-id (hash-count arbol))
             (new-nodo-estado ((first procs-gen) estado o-part o-lleg))
             (new-nodo-camino (cons new-nodo-id camino))
             (new-nodo-nivel (add1 nivel))
             (new-nodo-proc-gen null)
             (new-nodo-terminal #f)
             
             (new-n-estado-ordenado
              (cons (sort (car new-nodo-estado) symbol<?)
                    (sort (cdr new-nodo-estado) symbol<?)))
             
             (new-nodo 
              (make-nodo
               new-nodo-id
               new-n-estado-ordenado;new-nodo-estado
               new-nodo-camino
               new-nodo-nivel
               new-nodo-proc-gen
               new-nodo-terminal))
             )
        (resta-operacion-a-nodo nudo);;verlo
        (cond
          ((canibales>misioneros? new-n-estado-ordenado)
           (hash-set! arbol (nodo-id new-nodo) new-nodo)
           (terminal! new-nodo #t)
           )
          ((existe-en-path? new-n-estado-ordenado camino)
           (hash-set! arbol (nodo-id new-nodo) new-nodo)
           (terminal! new-nodo #t)
           )
          ((es-solucion? new-n-estado-ordenado)
           (hash-set! arbol (nodo-id new-nodo) new-nodo)
           (terminal! new-nodo #t)
           )
          (else
           (hash-set! arbol (nodo-id new-nodo) new-nodo)
           (terminal! new-nodo #f)
           (operaciones-en-nodo new-nodo)
           )
          )
        new-nodo
        )) ))
;;construye árbol
;;hay que hacerlo recursivamente sobre lista de operaciones
(define expansion-arbol
  (lambda (nudo lista-oper arbol)
    (cond
      ((null? lista-oper) )
      (else
       (let (
             (siguiente (next-nodo nudo arbol))
             )
         ;(hash-set! misioneros-canibales (nodo-id siguiente) siguiente)
         (if (nodo-terminal siguiente)
             (expansion-arbol nudo (rest lista-oper) arbol)
             (begin
               (expansion-arbol siguiente (nodo-proc-gen siguiente) arbol)
               (expansion-arbol nudo (rest lista-oper) arbol))
             )) )
      ) ))
(define construye-arbol
  (lambda (arbol)
    (operaciones-en-nodo (hash-ref arbol 0))
    (let* ((nudo (hash-ref arbol 0))
           (lista-operaciones (nodo-proc-gen nudo))
           )
      (expansion-arbol nudo lista-operaciones arbol)
      (printf "Hecho. Nº nudos: ~a~n" (hash-count arbol))
      ) ))
;;Soluciones y solución óptima
(define soluciones
  (lambda (arbol)
    (let go ((i 0)
             (j (hash-count arbol))
             (lst '())
             )
      (if (= i j)
          (reverse lst)
          (if (es-solucion? (nodo-estado (hash-ref arbol i)))
              (go (add1 i) j (cons (hash-ref arbol i) lst))
              (go (add1 i) j lst))) ) ))
(define solucion-optima
  (lambda (soluciones)
    (letrec 
        ((optima (first soluciones))
         (resto (rest soluciones))
         (aux
          (lambda (opt restantes respuesta)
            (let ((num-path-opt (length (nodo-camino opt)))
                  (num-path-cadr 
                   (if (null? restantes)
                       (void)
                       (length 
                        (nodo-camino (first restantes)))))
                  )
              (cond
                ((null? restantes) respuesta)
                ((= num-path-cadr num-path-opt)
                 (aux 
                  opt 
                  (cdr restantes) 
                  (cons (first restantes) respuesta)))
                ((< num-path-cadr num-path-opt)
                 (aux 
                  (first restantes) 
                  (cdr restantes) 
                  (list (first restantes))))
                (else
                 (aux opt (cdr restantes) respuesta))
                )
              ) ))
         )
      (aux optima resto (list optima))
      ) ))
;;;;;;;;;;;;;
(construye-arbol misioneros-canibales)
;(parbol misioneros-canibales)

(printf "~nSOLUCIONES:~n")
(psoluciones (soluciones misioneros-canibales))
(printf "~nSOLUCIÓN ÓPTIMA:~n")
(solucion-optima (soluciones misioneros-canibales))
