Brainfxxx

ภาษา Brainfuck (ต่อไปจะเรียกสั้น ๆ ว่า BF) เป็นภาษาโปรแกรมประหลาดภาษาหนึ่ง ที่ออกแบบในปี 1993 โดย Urban Müller

ในข้อนี้เราจะเขียนโปรแกรมภาษา BF ให้ทำงานต่าง ๆ ก่อนอื่นมารู้จักภาษานี้กันก่อน

ภาษา BF

โมเดลของคอมพิวเตอร์ของภาษานี้จะมีหน่วยความจำที่ในแต่ละช่องเก็บข้อมูลขนาด 8 บิต จำนวน 30,000 ช่อง เมื่อเริ่มทุกช่องมีค่าเป็น 0 และพอยน์เตอร์สำหรับชี้ตำแหน่ง คำสั่งในภาษานี้มีทั้นสิ้น 8 คำสั่ง แต่ละคำสั่งเป็นตัวอักษรหนึ่งตัวดังตารางด้านล่าง:

ตัวอักษร	ความหมาย
>	เพิ่มค่าของพอยน์เตอร์ (ขยับไปยังช่องทางขวา)
<	ลดค่าของพอยน์เตอร์ (ขยับไปทางซ้าย)
+	เพิ่มค่าของข้อมูลที่พอยน์เตอร์ชี้อยู่ขึ้นหนึ่ง
-	ลดค่าของข้อมูลที่พอยน์เตอร์ชี้อยู่ลงหนึ่ง
.	พิมพ์ข้อมูลที่พอยน์เตอร์ชี้อยู่ (ดูรายละเอียดด้านล่าง)
,	อ่านข้อมูลหนึ่งตัวอักษรแล้วเก็บที่ตำแหน่งที่พอยน์เตอร์ชี้อยู่
[	ถ้าข้อมูลที่พอยน์เตอร์ชี้อยู่มีค่าเป็น 0 ให้กระโดดไปยังคำสั่งที่อยู่ถัดจากวงเล็บ ] ที่จับคู่กับมัน
]	(จับคู่กับวงเล็บเปิด)ถ้าข้อมูลที่พอยน์เตอร์ชี้อยู่มีค่าไม่เท่ากับ 0 ให้กระโดดกลับไปทำงานที่คำสั่งถัดจากวงเล็บ [ ที่จับคู่กับมัน

ภาษา BF สามารถแปลงให้เป็นภาษา C ได้ไม่ยากด้วยวิธีการแปลงด้านล่าง กำหนดให้ ptr มี type เป็น unsigned char* และชี้ที่อาร์เรย์ในหน่วยความจำที่เริ่มต้นมีค่าเป็น 0

คำสั่ง	คำสั่งในภาษา C
(Program Start)	char array[30000]; char *ptr=array;
>	++ptr;
<	--ptr;
+	++*ptr;
-	--*ptr;
.	putchar(*ptr);
,	*ptr=getchar();
[	while (*ptr) {
]	}

การปรับแต่งภาษา BF ในข้อนี้เพื่อให้การรับข้อมูลและอ่านข้อมูลเป็นไปได้ง่ายขึ้น เราจะไม่ใช้รหัส ASCII ในการทำงาน แต่จะเข้ารหัสข้อมูลที่ในการแสดงผลดังนี้ ข้อมูล 0 จะแทนอักขระ '@', ข้อมูล 1 - 10 จะแทนอักขระ '0' - '9', 11 - 36 แทน 'A'-'Z', 37 - 62 แทน 'a' - 'z' นอกจากนี้ ข้อมูลที่มีค่าระหว่าง 245 - 255 จะถูกแทนด้วยอักขระ !"$$%&'()*+,- ตามลำดับ การแทนรหัสนี้จะใช้ทั้งในการแสดงผลและในการอ่านข้อมูล

ตัวอย่าง

Hello

ด้านล่างเป็นโปรแกรมที่พิมพ์คำว่า Hello

++++++++++++++++++.
+++++++++++++++++++++++.
+++++++..
+++.

ถ้าจะเขียนให้อยู่ในหนึ่งบรรทัดก็ได้

++++++++++++++++++.+++++++++++++++++++++++.+++++++..+++.

โปรแกรมดังกล่าวอาจจะดูน่าเบื่อ เราสามารถเขียนโดยใช้ลูปได้ดังนี้

++++
[
  > ++++
  < -
]
>
++.
>
++++++
[
  > ++++++
  < -
]
>
+++++.
+++++++..
+++.

หรือเขียนในบรรทัดเดียว

++++[>++++<-]>++.>++++++[>++++++<-]>+++++.+++++++..+++.

เราจะมี interpreter ของภาษา BF ให้โหลด และสามารถดูโค้ด รวมถึงแก้ไขเพื่อช่วยในการ debug ได้

โปรแกรมอื่น ๆ

ด้านล่างเป็นโปรแกรมที่รับค่าและพิมพ์ค่าที่เพิ่มขึ้น 1 จนกระทั่งผู้ใช้ใส่ค่า 0 (ใส่โดยป้อน @)

+,[+.,]

งานของคุณ

• โหลด interpreter ที่ http://theory.cpe.ku.ac.th/~jittat/ioi/2014/bfck/ (แก้มาจาก https://github.com/cyberpython/Bfck/blob/master/bfck.c )

ปัญหาย่อยที่ 1 [5]

เขียนโปรแกรมรับอักขระแทนจำนวนเต็ม 1 หลัก ที่มีค่าระหว่าง 0-8 จากนั้นพิมพ์ค่าดังกล่าวที่เพิ่มค่าขึ้น 1

4
> 5

ข้อมูลที่พิมพ์ออกมาแสดงด้วยบรรทัดที่ขึ้นต้นด้วย >

ปัญหาย่อยที่ 2 [10]

เขียนโปรแกรมรับอักขระแทนจำนวนเต็ม 1 หลัก สองตัว (รับทีละตัว) จากนั้นพิมพ์ผลรวม (สมมติว่าผลรวมมีค่าไม่เกิน 9)

3
5
> 8

ปัญหาย่อยที่ 3 [10]

เขียนโปรแกรมรับอักขระแทนจำนวนเต็ม 2 หลัก สองตัว (รับทีละตัว) จากนั้นพิมพ์ผลรวม (สมมติว่าในการบวกไม่มีการทดเลขเกิดขึ้น) ด้านล่างเป็นตัวอย่างของการบวก 12 เข้ากับ 43

1
2
4
3
> 55

ปัญหาย่อยที่ 4 [10]

รับสตริงที่สิ้นสุดด้วย 0 (อักขระ @) เมื่อรับเสร็จแล้วพิมพ์สตริงนั้นกลับมา

a
b
Z
e
@
> abZe

ปัญหาย่อยที่ 5 [5]

รับสตริงที่สิ้นสุดด้วย 0 (คืออักขระ @ และจะไม่นับ @ เป็นส่วนหนึ่งของสตริง) เมื่อรับเสร็จแล้วพิมพ์สตริงนั้นกลับมาแบบย้อนกลับ

a
b
Z
e
@
> eZba

ปัญหาย่อยที่ 6 [15]

รับอักขระสองตัว ที่เป็นตัวเลขหรือตัวอักษรภาษาอังกฤษพิมพ์ใหญ่หรือพิมพ์เล็ก ถ้าตัวแรกมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับตัวที่สองให้พิมพ์ 1 ไม่เช่นนั้นให้พิมพ์ 2

7
a
> 2

a
Z
> 1

ปัญหาย่อยที่ 7 [20]

เขียนโปรแกรมรับอักขระแทนจำนวนเต็ม 2 หลัก สองตัว (รับทีละตัว) จากนั้นพิมพ์ผลรวม ด้านล่างเป็นตัวอย่างของการบวก 13 เข้ากับ 48 สมมติว่าผลลัพธ์เป็นเลขสองหลักเท่านั้น

1
3
4
8
> 61

ปัญหาย่อยที่ 8 [25]

เขียนโปรแกรมรับสตริงที่ประกอบด้วยอักขระ 1 และ 0 และจบด้วย @ (ไม่นับ @ เป็นส่วนหนึ่งของสตริง) จากนั้นพิมพ์ 1 ถ้าสตริงเป็น palindrome พิมพ์ 0 ถ้าสตริงไม่เป็น palindrome

1
1
0
1
1
@
> 1

1
1
0
@
> 0