// Laboratorio 6 - Esercizio 2
// Matteo Schiff - s295565

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int fZ(int z, int r, int t, int s, int len);
int fR(int z, int r, int t, int s, int len);
int fS(int z, int r, int t, int s, int len);
int fT(int z, int r, int t, int s, int len);

enum Pietra{zaffiro, rubino, topazio, smeraldo};

int *cache;
int mz, mr, mt, ms;

// Funzioni helper per semplificare la memorizzazione
// NOTA se `getCache` restituisce 0 vuol dire che la collana non è ancora stata analizzata
int getCache(int p, int z, int r, int t, int s) {
    return *(cache + p*mz*mr*mt*ms + z*mr*mt*ms + r*mt*ms + t*ms + s);
}

void saveCache(int p, int z, int r, int t, int s, int val) {
    *(cache + p*mz*mr*mt*ms + z*mr*mt*ms  + r*mt*ms + t*ms + s) = val;
}

int fZ(int z, int r, int t, int s, int len) {
    if (len != 0 && getCache(zaffiro, z,r,t,s) != 0) {
        return getCache(zaffiro,z,r,t,s);
    }

    int x = -1;
    int m;
    if (z > 0) {
        m = fZ(z-1,r,t,s,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    if (r > 0) {
        m = fR(z,r-1,t,s,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    // se non è possibile più aggiungere pietre, ho raggiunto la lunghezza massima ottenibile dal ramo
    if (x == -1) {
        saveCache(zaffiro,z,r,t,s,len);
        return len;
    }

    // se no restituisco il massimo fin'ora
    saveCache(zaffiro,z,r,t,s,x);
    return x;
}

int fR(int z, int r, int t, int s, int len) {
    if (len != 0 && getCache(rubino, z,r,t,s) != 0) {
        return getCache(rubino,z,r,t,s);
    }

    int x = -1;
    int m;
    if (s > 0) {
        m = fS(z,r,t,s-1,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    if (t > 0) {
        m = fT(z,r,t-1,s,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    // se non è possibile più aggiungere pietre, ho raggiunto la lunghezza massima ottenibile dal ramo
    if (x == -1) {
        saveCache(rubino,z,r,t,s,len);
        return len;
    }

    // se no restituisco il massimo fin'ora
    saveCache(rubino,z,r,t,s,x);
    return x;
}

int fT(int z, int r, int t, int s, int len) {
    if (len != 0 && getCache(topazio, z,r,t,s) != 0) {
        return getCache(topazio,z,r,t,s);
    }

    int x = -1;
    int m;
    if (z > 0) {
        m = fZ(z-1,r,t,s,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    if (r > 0) {
        m = fR(z,r-1,t,s,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    // se non è possibile più aggiungere pietre, ho raggiunto la lunghezza massima ottenibile dal ramo
    if (x == -1) {
        saveCache(topazio,z,r,t,s,len);
        return len;
    }

    // se no restituisco il massimo fin'ora
    saveCache(topazio,z,r,t,s,x);
    return x;
}

int fS(int z, int r, int t, int s, int len) {
    if (len != 0 && getCache(smeraldo, z,r,t,s) != 0) {
        return getCache(smeraldo,z,r,t,s);
    }

    int x = -1;
    int m;
    if (s > 0) {
        m = fS(z,r,t,s-1,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    if (t > 0) {
        m = fT(z,r,t-1,s,len +1);
        if (m > x)
          x = m;
    }

    // se non è possibile più aggiungere pietre, ho raggiunto la lunghezza massima ottenibile dal ramo
    if (x == -1) {
        saveCache(smeraldo,z,r,t,s,len);
        return len;
    }

    // se no restituisco il massimo fin'ora
    saveCache(smeraldo,z,r,t,s,x);
    return x;
}

void solveCase(int z, int r, int t, int s) {
    mz = z+1;
    mr = r+1;
    mt = t+1;
    ms = s+1;
    cache = calloc(4*mz*mr*mt*ms, sizeof(int));

    int max = z+r+t+s;

    int res = -1, x;

    printf("zaffiri = %d, rubini = %d, topazi = %d, smeraldi = %d; numero pietre = %d\n", z,r,t,s,max);

    x = fZ(z-1,r,t,s,1);
    if (x > res)
        res = x;

    x = fR(z,r-1,t,s,1);
    if (x > res)
        res = x;

    x = fS(z,r,t,s-1,1);
    if (x > res)
        res = x;

    x = fT(z,r,t-1,s,1);
    if (x > res)
        res = x;
    free(cache);

    printf("Collana massima di lunghezza %d\n", res);
    fflush(stdout);
}

int main() {
    int z, r, t, s, N = 0;

    FILE *fp;

    if ((fp = fopen("hard_test_set.txt", "r")) == NULL)
    {
        puts("Impossibile aprire il file");
        return 1;
    }

    fscanf(fp, "%d", &N);

    for (int i = 0; i < N; i++) {
        fscanf(fp, " %d %d %d %d", &z, &r, &t, &s);
        printf("Test case %d\n", i+1);
        solveCase(z,r,t,s);
    }

    fclose(fp);
}