# Advent of Code 2022, Day 14: Regolith Reservoir

## Part A

On Day 14 we need to build a simulator of falling sand grains :) You should read the full description at puzzle page. I will just mention that our input describes the layout of large cave, positions of solid rock. The sand is produced at certain location, one unit at a time and then begins to fall. If it falls on another sand grain it slides down in certain pattern and finally settles on solid rock.

The input is kind of weird:

``````498,4 -> 498,6 -> 496,6
503,4 -> 502,4 -> 502,9 -> 494,9
``````

Above are ranges of solid rock and the actual map generated by this input looks like this:

``````
4     5  5
9     0  0
4     0  3
0 ......+...
1 ..........
2 ..........
3 ..........
4 ....#...##
5 ....#...#.
6 ..###...#.
7 ........#.
8 ........#.
9 #########.
``````

We need to simulate falling sand and output how many units of sand come to rest before sand starts flowing into the abyss below.

The first task is to parse this input:

``````data = File.readlines("14.txt", chomp: true)

@min_x = Float::INFINITY
@max_x = -Float::INFINITY

@height = -Float::INFINITY

data.map! do |line|
line.
split(" -> ").
map do |position|
x, y = position.split(",").map(&:to_i)

@min_x = x if x < @min_x
@max_x = x if x > @max_x
@height = y if y > @height

[x, y]
end
end

width = @max_x - @min_x + 1
@height += 1

@map = []
@height.times { @map.push(Array.new(width, 0)) }

def get(x, y)
return 0 if y > @height - 1
@map[y][x - @min_x]
end

def set(x, y, value)
@map[y][x - @min_x] = value
end

data.each do |row|
(0...(row.size - 1)).each do |index|
from = row[index]
to = row[index + 1]

if from[0] == to[0]
Range.new(*([from[1], to[1]].sort)).each do |y|
set(from[0], y, 1)
end
elsif from[1] == to[1]
Range.new(*([from[0], to[0]].sort)).each do |x|
set(x, from[1], 1)
end
end
end
end
``````

We start by parsing the ranges and also tracking the minimal x and y to figure out the size of the map. Our map will be represented by 2d array. Rocks are defined as ranges in the input file. This `503,43 -> 514,43 -> 514,42` means we need to fill positions:

• in row 43, at indexes from 503 to 514
• in column 514, from row 42 to 43

Those ranges are given in different order, so we need to sort them.

When we have our map loaded and represented as a 2d array we can write method to simulate falling sand:

``````def drop_sand
x = 500
y = 1

while true
if get(x, y + 1) == 0
y += 1
elsif get(x - 1, y + 1) == 0
y += 1
x -= 1
elsif get(x + 1, y + 1) == 0
y += 1
x += 1
else
set(x, y, 2)
break
end

if y > @height - 1
return false
end
end

return true
end

times = 0

while drop_sand
times += 1
end

draw
puts times
``````

We try to decrease sand grain y position. If it hits a rock or another sand grain we try to slide to the left and then to the right. If the sand can no longer move we can mark this position on the map as a settled sand grain. In case y position is higher than map height, it means that sand is falling into the abyss. In that case we return false.

Please notice there is also `draw` method that I used to visualize how this map filled with sand looks like:

``````def draw
@map.each_with_index do |row, j|
line = row.map.with_index do |cell, i|
if i == (500 - @min_x) && j == 0
"+"
elsif cell == 0
"."
elsif cell == 1
"#"
elsif cell == 2
"o"
end
end

puts line.join
end
end
``````

Here is how it looks:

``````...........................................+.................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
..........................................oo.................
.........................................oooo................
........................................oooooo...............
.......................................oooooooo..............
......................................oooooooooo.............
.....................................oooooooooooo............
....................................oooo######oooo...........
...................................oooooo....oooooo..........
..................................ooo######.######oo.........
.................................ooooo...........oooo........
................................oo######.######.######.......
...............................oooo..........................
..............................oooooo.........................
.............................oo#####o........................
............................oooo...ooo.......................
...........................o#####.#####......................
..........................ooo................................
.........................#####.#####.#####...................
.............................................................
......................#####.#####.#####.#####................
.............................................................
......................................................o......
.....................................................#o#.....
....................................................o#o#.....
...................................................oo#o#.....
..................................................ooo#o#.....
.................................................#####o######
.................................................#...ooo....#
................................................o#..ooooo...#
...............................................oo#.ooooooo..#
..............................................ooo#ooooooooo.#
.............................................oooo#oooooooooo#
............................................ooooo############
...........................................ooooooo...........
..........................................ooooooooo..........
.........................................ooooooooooo.....#...
........................................oooooo############...
.......................................oooooooo..............
......................................oooooooooo.............
.....................................oooooooooooo............
....................................ooooooooooooo#...........
...................................###############...........
..................................o..........................
.................................ooo.........................
................................o#o#o........................
...............................oo#o#oo.......................
..............................ooo#o#ooo......................
.............................#####o########..................
.............................#...ooo......#..................
.............................#..ooooo.....#..................
............................o#.ooooooo....#..................
...........................oo#ooooooooo...#..................
..........................ooo##############..................
.........................ooooo...............................
........................ooooooo..............................
.......................oo######o.............................
......................oooo....ooo............................
.....................o######.######..........................
....................ooo......................................
...................######.######.######......................
.............................................................
..................o..........................................
.................#oo.........................................
.................#ooo........................................
.................#oooo.......................................
................o#ooooo......................................
...............#o#oooooo.....................................
...............#o#ooooooo....................................
...............#o#oooooooo...................................
...............#o#ooooooooo..................................
..............o#o#o#oooooooo.................................
.............oo#o#o#ooooooooo................................
............ooo#####oooooooooo...............................
...........ooooo...oooooooooooo..............................
..........#oooooo.oooooooooooo#o.............................
..........#####################oo............................
..............................oooo...........................
.............................oooooo..........................
............................#ooooo#o.........................
............................#ooooo#oo........................
............................#ooooo#ooo.......................
.........................####ooooo#########..................
.........................#..ooooooo.......#..................
.........................#.ooooooooo......#..................
.........................#ooooooooooo.....#..................
.........................#oooooooooooo....#..................
........oo...............##################..................
.......oooo..................................................
......oooooo.................................................
.....oooooooo................................................
....#ooooooooo...............................................
..#.#oooooooooo..............................................
#.#.#ooo#ooooooo.............................................
#.#.#ooo#ooooooo#............................................
#.#.#ooo#ooo#ooo#............................................
#.#.#ooo#ooo#ooo#............................................
#.#.#ooo#o#o#o#o#............................................
#.#.#ooo#o#o#o#o#............................................
#.#.#o#o#o#o#o#o#............................................
#################............................................
.............................................................
................oo...........................................
..............#ooo#..........................................
..............#ooo#..........................................
..............#ooo#o.........................................
..........#####ooo###........................................
..........#...ooooo.#........................................
..........#..ooooooo#........................................
..........#.oooooooo#o.......................................
..........#ooooooooo#oo......................................
..........#ooooooooo#ooo.....................................
..........#ooooooooo#oooo....................................
..........#ooooooooo#ooooo...................................
..........###########oooooo..................................
....................oooooooo.................................
.............#.....ooooooooo#................................
.............################................................
............................oo...............................
...........................oooo..............................
..........................######.............................
................................o............................
...............................ooo...........................
.......................######.######.........................
.............................o...............................
............................ooo..............................
....................######.######.######.....................
..........................o..................................
.........................ooo.................................
.................######.######.######.######.................
.............................................................
.............................................................
....................#........................................
....................#........................................
....................#........................................
....................#........................................
....................#........................................
....................#........................................
....................#.#......................................
....................#.#o.....................................
....................#.#o#....................................
....................#.#o#....................................
....................#####....................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.............................................................
.......................#.....................................
.......................#o#...................................
...................#...#o#o..................................
...................#...#o#oo.................................
...................#...#o#o#o................................
...................#...#o#o#o#...............................
...................#.#.#o#o#o#...............................
...................###########...............................
``````

And here is the full code:

``````data = File.readlines("14.txt", chomp: true)

@min_x = Float::INFINITY
@max_x = -Float::INFINITY

@height = -Float::INFINITY

data.map! do |line|
line.
split(" -> ").
map do |position|
x, y = position.split(",").map(&:to_i)

@min_x = x if x < @min_x
@max_x = x if x > @max_x
@height = y if y > @height

[x, y]
end
end

width = @max_x - @min_x + 1
@height += 1

@map = []
@height.times { @map.push(Array.new(width, 0)) }

def get(x, y)
return 0 if y > @height - 1
@map[y][x - @min_x]
end

def set(x, y, value)
@map[y][x - @min_x] = value
end

def draw
@map.each_with_index do |row, j|
line = row.map.with_index do |cell, i|
if i == (500 - @min_x) && j == 0
"+"
elsif cell == 0
"."
elsif cell == 1
"#"
elsif cell == 2
"o"
end
end

puts line.join
end
end

data.each do |row|
(0...(row.size - 1)).each do |index|
from = row[index]
to = row[index + 1]

if from[0] == to[0]
Range.new(*([from[1], to[1]].sort)).each do |y|
set(from[0], y, 1)
end
elsif from[1] == to[1]
Range.new(*([from[0], to[0]].sort)).each do |x|
set(x, from[1], 1)
end
end
end
end

def drop_sand
x = 500
y = 1

while true
if get(x, y + 1) == 0
y += 1
elsif get(x - 1, y + 1) == 0
y += 1
x -= 1
elsif get(x + 1, y + 1) == 0
y += 1
x += 1
else
set(x, y, 2)
break
end

if y > @height - 1
return false
end
end

return true
end

times = 0

while drop_sand
times += 1
end

draw
puts times
``````

## Part B

In Part B we get some new information. There is an infinite floor just 2 units below the lowest rock position. We need to simulate falling sand again, but now it will pile up until it will reach the dropping point. We need to calculate how many grains of sand will settle until it will block the source.

One change we need to make is to implement a method to extend the map. Because sand pile will become much taller it will also become much wider and will go outside our initial map size.

``````def extend
@width += 2
@min_x -= 1
@max_x += 1

@map.each_with_index do |row, y|
if y <= @height
row.unshift(0)
row.push(0)
else
row.unshift(1)
row.push(1)
end
end
end

def get(x, y)
if x < @min_x || x > @max_x
extend
end
@map[y][x - @min_x]
end

def set(x, y, value)
if x < @min_x || x > @max_x
extend
end
@map[y][x - @min_x] = value
end
``````

Extending the map is basically adding empty columns on both sides and changing map size. We call this method in case we try to read or set map position outside current map. The rest of the code is basically the same:

``````data = File.readlines("14.txt", chomp: true)

@min_x = Float::INFINITY
@max_x = -Float::INFINITY

@height = -Float::INFINITY

data.map! do |line|
line.
split(" -> ").
map do |position|
x, y = position.split(",").map(&:to_i)

@min_x = x if x < @min_x
@max_x = x if x > @max_x
@height = y if y > @height

[x, y]
end
end

@width = @max_x - @min_x + 1
@height += 1

@map = []
@height.times { @map.push(Array.new(@width, 0)) }
@map.push(Array.new(@width, 0))
@map.push(Array.new(@width, 1))

def extend
@width += 2
@min_x -= 1
@max_x += 1

@map.each_with_index do |row, y|
if y <= @height
row.unshift(0)
row.push(0)
else
row.unshift(1)
row.push(1)
end
end
end

def get(x, y)
if x < @min_x || x > @max_x
extend
end
@map[y][x - @min_x]
end

def set(x, y, value)
if x < @min_x || x > @max_x
extend
end
@map[y][x - @min_x] = value
end

def draw
@map.each_with_index do |row, j|
line = row.map.with_index do |cell, i|
if i == (500 - @min_x) && j == 0
"+"
elsif cell == 0
"."
elsif cell == 1
"#"
elsif cell == 2
"o"
end
end

puts line.join
end
end

data.each do |row|
(0...(row.size - 1)).each do |index|
from = row[index]
to = row[index + 1]

if from[0] == to[0]
Range.new(*([from[1], to[1]].sort)).each do |y|
set(from[0], y, 1)
end
elsif from[1] == to[1]
Range.new(*([from[0], to[0]].sort)).each do |x|
set(x, from[1], 1)
end
end
end
end

def drop_sand
x = 500
y = 0

while true
if y == @height
set(x, y, 2)
break
elsif get(x, y + 1) == 0
y += 1
elsif get(x - 1, y + 1) == 0
y += 1
x -= 1
elsif get(x + 1, y + 1) == 0
y += 1
x += 1
else
set(x, y, 2)
break
end
end

if get(500, 0) == 2
return false
else
return true
end
end

times = 0
while drop_sand
times += 1
end

puts times + 1
``````

Here is how the map looks after source is blocked. But this page is actually too narrow to display it properly

``````............................................................................................................................................................................................+..................................................................................................................................................................
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..................................................................................................................................................................ooooo#####.#####.#####.#####ooooooooooooooooooooooooo........................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................ooooooo.....................ooooooooooooooooooooooooooo.......................................................................................................................................
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.......................................................................................................................................................ooooooooooooooooooooooooooo.ooooooooooooooo#ooooooooo.#oooooooooooooooooooo.............................................................................................................................
......................................................................................................................................................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo#oooooooooo#ooooooooooooooooooooo............................................................................................................................
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.................................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo......#ooooooooooo.....#oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo.......................................................................
................................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo.....#oooooooooooo....#ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo......................................................................
...............................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo....##################oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo.....................................................................
..............................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo....................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo....................................................................
.............................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo..................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo...................................................................
............................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo..................................................................
...........................................................................................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo#oooooooooooooooooooo..............oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo.................................................................
..........................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo#o#ooooooooooooooooooooo............oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo................................................................
.........................................................................................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo#o#o#ooo#oooooooooooooooooo..........oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo...............................................................
........................................................................................ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo#o#o#ooo#ooooooo#ooooooooooo........oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo..............................................................
.......................................................................................oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo#o#o#ooo#ooo#ooo#oooooooooooo......oooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo.............................................................
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