我正在用 Python 编写 2024 年的 Advent of Code

原文：towardsdatascience.com/im-doing-the-advent-of-code-2024-in-python-day-4-f0dacf4529a6

欢迎来到第四天！

第一天介绍，如何获取你自己的谜题输入，以及第一天的谜题解决方案。
第二天, 第三天

我们将在第四天的谜题中学习以下主题：

Python 中的列表推导
如何处理一维和二维 NumPy 数组
如何转置和翻转 NumPy 数组

到我写这篇文章的时候，已经发布了 22 个谜题，每个谜题有两个部分。每个部分都算作一个开始，以下是我的当前进度：

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/8750a11b9f7abe7d44ab75c5e6fe0f95.png

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第四天 – 第一部分

第四天的谜题输入是一个包含字母 X、M、A 和 S 的长字符串。我的谜题输入的前 10 行看起来像这样：

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/907c9c23a9a047a85f5156692b4449a2.png

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第四部分谜题的第一部分是要找到文本中“XMAS”的出现次数。难点在于所有水平、垂直和对角线上的出现都计算在内（包括正向和反向）。

这里有一个示例图，展示了在谜题输入中要寻找的内容：

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/033846363e8b70307e84768025c22d19.png

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因此，我们需要在水平、垂直和对角线上计数“XMAS”和“SAMX”。

让我们从获取谜题输入开始。

importrequests session_cookie="your session cookie"# or session_cookie = os.getenv(SESSION_COOKIE)defget_puzzle_input(day,session_cookie,year=2024):url=f"https://adventofcode.com/{year}/day/{day}/input"cookies={"session":session_cookie}response=requests.get(url,cookies=cookies)ifresponse.status_code==200:returnresponse.textelse:returnNonepuzzle_input=get_puzzle_input(4,session_cookie)

为了进行水平计数，我将谜题输入分割成一行行的列表，并在列表推导中使用count方法。

# split at new line to convert the puzzle input into a list of lineslines=puzzle_input.split("n")[:-1]# count the occurrences of XMAS and SAMX for each linehorizontal_counts=[line.count("XMAS")+line.count("SAMX")forlineinlines]

horizontal_counts列表包含每行中 XMAS 和 SAMX 出现的次数。sum(horizontal_counts)给出了总的水平计数。

有不同的方法来找到垂直计数。我想使用 NumPy 数组。第一步是将lines列表转换成二维数组。

importnumpyasnp arr=np.array([list(line)forlineinlines])print(arr.shape)# output(140,140)print(arr)# outputarray([['M','S','M',...,'M','X','S'],['S','A','A',...,'S','A','A'],['X','M','X',...,'M','X','S'],...,['M','A','S',...,'S','S','S'],['S','A','M',...,'A','A','M'],['M','M','S',...,'M','M','M']],dtype='<U1')

谜题输入中有 140 行，每行有 140 个字符。

要计算“XMAS”和“SAMX”的垂直出现次数，我将这个数组转置，这样就将垂直变成了水平。

arr_transpose=arr.transpose()arr_transpose# outputarray([['M','S','X',...,'M','S','M'],['S','A','M',...,'A','A','M'],['M','A','X',...,'S','M','S'],...,['M','S','M',...,'S','A','M'],['X','A','X',...,'S','A','M'],['S','A','S',...,'S','M','M']],dtype='<U1')

然后，我为每一行创建一个字符串，通过连接字母可以使用与水平计数相同的方法。

vertical_lines=["".join(line)forlineinarr_transpose]vertical_lines[0]# output'MSXSSSMSMMMXMXMXSSXMASAMMMMSMXMMSMSXMASMMXMASMMMMMSSSXMASAMXMMXSAMMMXAXSMMMMSXMAMMSAMSAMSASMMMASMSSMMSAMASXMXXXSSMMSAMXXSXSXSMSAMXXXMASASMSM'

然后，我可以使用与水平计数相同的方法。

vertical_counts=sum([line.count("XMAS")+line.count("SAMX")forlineinvertical_lines])

现在我们有了水平和垂直计数。最后一个是对角线上的出现次数。我们可以使用 NumPy 数组的diagonal方法创建对角线列表。np.diagonal(arr, 0)给出了主对角线。通过将 0 替换为正整数和负整数，我们可以获得所有对角线。

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/dcfe48bd0a66ae6b9c96d2caf029ed2d.png

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/4f558e22349a1fb7bfaf8d85a98ed0ac.png

让我们写一个 for 循环来创建所有对角线的列表。

diagonals=[]foriinrange(-len(arr)+1,len(arr)-1):line="".join(np.diagonal(arr,i))diagonals.append(line)# check the first 10 diagonalsdiagonals[:10]# output['M','SM','MAS','SAMA','AXSMM','SXMASX','AMMASAS','MXMASXMM','XSAMMASAM','XMXMMAXSAM']

我们处理了从左上角到右下角的对角线，但我们还需要检查从右上角到左下角的对角线。

我们可以使用相同的循环来完成，但我们只需要翻转二维数组，这可以通过fliplr方法完成。

diagonals_flipped=[]foriinrange(-len(arr)+1,len(arr)-1):line="".join(np.diagonal(np.fliplr(arr),i))diagonals_flipped.append(line)

我们现在可以计算两个对角线和翻转对角线上的“XMAS”和“SAMX”出现的次数。

diagonal_counts=sum([line.count("XMAS")+line.count("SAMX")forlineindiagonals])diagonal_counts_flipped=sum([line.count("XMAS")+line.count("SAMX")forlineindiagonals_flipped])# final answerhorizontal_counts+vertical_counts+diagonal_counts+diagonal_counts_flipped

当我们将我们计算的所有计数相加时，我们得到第一部分的最终答案。

第四天 – 第二部分

在这个谜题的第二部分，我们要找到“X-MAS”的出现次数，这意味着有两个 MAS 值以 X 的形状出现。

下面是我们将在谜题输入中寻找的内容（"."代表任何字符）。

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/4f558e22349a1fb7bfaf8d85a98ed0ac.png

我解决这个谜题的方法是创建一个从左上角开始的 3×3 窗口，并向下移动一个位置。在每次移动中，我都会检查 3×3 窗口是否等于我们想要的任何 X-MAS 形状。

一旦我到达底部，我就回到顶部并向右移动一个步骤。我重复同样的过程，直到我到达右下角。

我试图在下面的图中展示这个过程：

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/d3c5ef3a7254833a8f8b243c7f7cfa88.png

https://github.com/OpenDocCN/towardsdatascience-blog-zh-2024/raw/master/docs/img/4f558e22349a1fb7bfaf8d85a98ed0ac.png

要在代码中执行此操作，我使用了两个 for 循环。让我们首先定义我们将要寻找的 X-MAS 形状。

xmas1=[['M','.','M'],['.','A','.'],['S','.','S']]xmas2=[['S','.','S'],['.','A','.'],['M','.','M']]xmas3=[['M','.','S'],['.','A','.'],['M','.','S']]xmas4=[['S','.','M'],['.','A','.'],['S','.','M']]

我们现在可以创建嵌套的 for 循环来遍历第一部分创建的二维数组。

xmas_cnt=0foriinrange(len(arr)-2):forjinrange(len(arr)-2):res=arr[j:j+3,i:i+3].copy()# very important to use copy hereres[0][1]="."res[1][0]="."res[1][2]="."res[2][1]="."if(res==xmas1).sum()==9:xmas_cnt+=1if(res==xmas2).sum()==9:xmas_cnt+=1if(res==xmas3).sum()==9:xmas_cnt+=1if(res==xmas4).sum()==9:xmas_cnt+=1