Reworked CLI flags for starting seed in README and WolframAutomata source.
[screensavers] / hacks / WolframAutomata / WolframAutomata.c
index 4f882a2..edf1dc3 100644 (file)
 /* (c) 2021 Aaron Taylor <ataylor at subgeniuskitty dot com>   */
 /* See LICENSE.txt file for copyright and license details.     */
 
 /* (c) 2021 Aaron Taylor <ataylor at subgeniuskitty dot com>   */
 /* See LICENSE.txt file for copyright and license details.     */
 
-
-/* TODO: Write description explaining that this simulates all 1D NN CAs, and explain briefly what all those terms imply. */
-/* TODO: Explain things like the topology of the space. */
-/* TODO: Explain how the numbering for a CA expands to the actual rules. */
-/* TODO: Briefly explain the four different classes of behavior and their implications. */
-/* TODO: Include a link to Wikipedia. */
-/* TODO: I suppose a lot of this stuff goes in the README instead. */
-/* TODO: Explain the data structures in detail. */
-/* TODO: Explain all the options, like the various starting conditions. */
-
-
-/* TODO: Check manpage for all functions I use and ensure my includes are correct. I don't want to depend on picking up includes via screenhack.h. */
-/* TODO: Verify everything in this file is C89. Get rid of things like '//' comments, pack all my declarations upfront, no stdint, etc. */
-
 #include "screenhack.h"
 
 #include "screenhack.h"
 
-// Command line options
-//        directory to output XBM files of each run (and call an external command to convert to PNGs?)
-//              -save-dir STRING
-//        number of generations to simulate
-//              -num-generations N
-//        delay time (speed of simulation)
-//              -delay-usec N
-//        foreground and background color
-//              ??? (strings of some sort, but I need to look up what X resources to interact with)
-//        display info overlay with CA number and start conditions?
-//              -overlay
-//        which ruleset number to use? Or random? Or random from small set of hand-selected interesting examples?
-//              In order of precedence:
-//                  -rule-random (select a random rule on each run)
-//                  -rule N (always simulate Rule N on each run)
-//                  (if neither of the above two are specified, then a random CURATED rule is selected on each run)
-//        which starting population to use, random or one bit? (for random: allow specifying a density)
-//              In order of precedence:
-//                  -population-single
-//                  -population-random DENSITY
-//                  (the two options above only apply to the simulation under the -rule-random or -rule N options. in curated mode, starting population is defined in the curation array)
-//                  TODO: In the future, add the option for user to pass list of cell IDs to turn ON.
-//        size of pixel square (e.g. 1x1, 2x2, 3x3, etc)
-//              -pixel-size N
-
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 /* Data Structures                                                            */
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 
 struct state {
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 /* Data Structures                                                            */
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 
 struct state {
-    /* Various X resources */
+    /* Various X resources                                                    */
     Display * dpy;
     Window    win;
     GC        gc;
 
     Display * dpy;
     Window    win;
     GC        gc;
 
-    // TODO: Explain that this holds the whole evolution of the CA and the actual displayed visualization is simply a snapshot into this pixmap.
-    Pixmap    evolution_history;
-
-    // TODO: Explain all of these.
+    /* These hold the pixel value of the foreground and background colors in  */
+    /* the same format as an XColor struct's "pixel" member.                  */
     unsigned long fg, bg;
     unsigned long fg, bg;
-    int xlim, ylim, ypos; // explain roughly how and where we use these. Note: I'm not thrilled xlim/ylim since they are actually the width of the display, not the limit of the index (off by one). Change those names.
-    Bool display_info;
 
 
+    /* This Pixmap will eventually hold the entire evolution of the CA. The   */
+    /* displayed portion of the CA's evolution is merely a viewport into this */
+    /* Pixmap.                                                                */
+    Pixmap    evolution_history;
+
+    /* Together, these three values define the display viewport into the      */
+    /* 'evolution_history' Pixmap. The pair 'dpy_width' and 'dpy_height' are  */
+    /* simply the width and height of the display window. They remain         */
+    /* unchanged during normal operation. However, 'ypos' tracks the location */
+    /* of the viewport in the 'evolution_history'. It must always keep the    */
+    /* newest generation onscreen and display as much history as possible.    */
+    int dpy_width, dpy_height, ypos;
+
+    /* In the 'current_generation' array, the value True means a cell is      */
+    /* alive. We only need to track the current generation since our rulesets */
+    /* never consider older generations. Anything older can be rendered to    */
+    /* the 'evolution_history' Pixmap and subsequently ignored.               */
     Bool * current_generation;
 
     Bool * current_generation;
 
-    // TODO: Describe these.
-    uint8_t rule_number;  // Note: This is not a CLI option. You're thinking of rule_requested.
-    uint8_t rule_requested; // Note: Repurposing Rule 0 as a null value.
-    Bool rule_random;
+    /* For more information on the encoding used for rule_number and on the   */
+    /* method used to apply it: https://en.wikipedia.org/wiki/Wolfram_code    */
+    uint8_t rule_number;
 
 
-    // TODO: Describe these.
-    int population_density;
-    Bool population_single;
+    /* At the end of the simulation, the user is given time to admire the     */
+    /* output. Delay is available to user as CLI option '-admiration-delay'.  */
+    Bool admiration_in_progress;
+    size_t admiration_delay; /* ...in seconds.                                */
 
 
-    /* Misc Commandline Options */
-    int pixel_size; /* Size of CA cell in pixels (e.g. pixel_size=3 means 3x3 pixels per cell). */
-    int delay_microsec; /* Requested delay to screenhack framework before next call to WolframAutomata_draw(). */
-    int num_generations; /* Number of generations of the CA to simulate before restarting. */
+    /* The following values correspond directly to independent CLI options.   */
+    Bool    random_rule;
+    int     requested_rule;
+    int     seed_density;
+    int     cell_size; /* If cell_size=N then draw NxN pixels per cell.       */
+    int     delay_microsec; /* ...between calls to WolframAutomata_draw().    */
+    int     num_generations; /* Reset simulation after this many generations. */
 
 
-    /* Expository Variables - Not strictly necessary, but makes some code easier to read. */
+    /* Not strictly necessary, but makes some code easier to read.            */
     size_t number_of_cells;
 };
 
     size_t number_of_cells;
 };
 
-// TODO: Decorations
 enum seed_population {
 enum seed_population {
-    left_only,
-    middle_only,
-    right_only,
-    random_seed
+    random_cell,
+    middle_cell,
+    edge_cell
 };
 
 };
 
-// TODO: Decorations
 struct curated_ruleset {
     uint8_t              rule;
     enum seed_population seed;
 };
 
 struct curated_ruleset {
     uint8_t              rule;
     enum seed_population seed;
 };
 
-// TODO: Check the full set of 256 CAs for visually interesting examples.
-// TODO: Add comments explaining why each ruleset is interesting.
 static const struct curated_ruleset curated_ruleset_list[] = {
 static const struct curated_ruleset curated_ruleset_list[] = {
-    {110, random_seed}
+    { 18, middle_cell},
+    { 30, middle_cell},
+    { 45, middle_cell},
+    { 54, middle_cell},
+    { 57, middle_cell},
+    { 73, middle_cell},
+    {105, middle_cell},
+    {109, middle_cell},
+    {129, middle_cell},
+    {133, middle_cell},
+    {135, middle_cell},
+    {150, middle_cell},
+    { 30, edge_cell},
+    { 45, edge_cell},
+    { 57, edge_cell},
+    { 60, edge_cell},
+    { 75, edge_cell},
+    {107, edge_cell},
+    {110, edge_cell},
+    {133, edge_cell},
+    {137, edge_cell},
+    {169, edge_cell},
+    {225, edge_cell},
+    { 22, random_cell},
+    { 30, random_cell},
+    { 54, random_cell},
+    { 62, random_cell},
+    { 90, random_cell},
+    {105, random_cell},
+    {108, random_cell},
+    {110, random_cell},
+    {126, random_cell},
+    {146, random_cell},
+    {150, random_cell},
+    {182, random_cell},
+    {184, random_cell},
+    {225, random_cell},
+    {240, random_cell}
+};
+
+struct color_pair {
+    /* The type 'unsigned short' comes from the XColor struct definition,     */
+    /* reproduced below.                                                      */
+    /*                                                                        */
+    /*      typedef struct {                                                  */
+    /*          unsigned long pixel;                                          */
+    /*          unsigned short red, green, blue;                              */
+    /*          char flags;                                                   */
+    /*          char pad;                                                     */
+    /*      } XColor;                                                         */
+    /*                                                                        */
+    /* The red, green, and blue values are always in the range 0 to 65535     */
+    /* inclusive, independent of the number of bits actually used in the      */
+    /* display hardware. The server scales these values to the range used     */
+    /* by the hardware. Black is represented by (0,0,0), and white is         */
+    /* represented by (65535,65535,65535).                                    */
+    unsigned short fg_red, fg_green, fg_blue;
+    unsigned short bg_red, bg_green, bg_blue;
+};
+
+static const struct color_pair color_list[] = {
+    /* For mapping X11 color names to RGB values:                                           */
+    /*      https://www.ehdp.com/methods/x11-color-names-rgb-values.htm                     */
+    /* Remember that our values range from 0-65535 inclusive, so scale the                  */
+    /* usual 0-255 range accordingly.                                                       */
+    /*                                                                                      */
+    /* +---------------------------------------+                                            */
+    /* |   foreground    |   |    background   |                                            */
+    /* |  red,green,blue |   |  red,green,blue |                                            */
+       {65535,    0,    0,        0,    0,    0}, /* {"red",             "black"},          */
+       {32767,32767,    0,        0,    0,    0}, /* {"olive",           "black"},          */
+       {    0,32767,32767,        0,    0,    0}, /* {"teal",            "black"},          */
+       {27524,22937,52428,        0,    0,    0}, /* {"slateblue",       "black"},          */
+       {60947,33422,60947,        0,    0,    0}, /* {"violet",          "black"},          */
+       {41287, 8519,61602,        0,    0,    0}, /* {"purple",          "black"},          */
+       {65535,65535,65535,        0,    0,    0}, /* {"white",           "black"},          */
+       {65535,65535,65535,        0,25558,    0}, /* {"white",           "darkgreen"},      */
+       {65535,65535,65535,    36044,    0,36044}, /* {"white",           "darkmagenta"},    */
+       {65535,65535,65535,    36044,    0,    0}, /* {"white",           "darkred"},        */
+       {65535,65535,65535,        0,    0,36044}, /* {"white",           "darkblue"},       */
+       {11796,20315,20315,    36494,65535,65535}, /* {"darkslategray",   "darkslategray1"}, */
+       {45219,50461,57015,    11796,20315,20315}, /* {"lightsteelblue",  "darkslategray"},  */
+       {10023,16448,35723,    16383,26869,57670}, /* {"royalblue4",      "royalblue"},      */
+       {61166,57311,52428,    35723,33667,30840}, /* {"antiquewhite2",   "antiquewhite4"},  */
+       {51914,65535,28784,    21626,27524,11796}, /* {"darkolivegreen1", "darkolivegreen"}, */
+       {49601,65535,49601,    26985,35723,26985}, /* {"darkseagreen1",   "darkseagreen4"},  */
+       {65535,49151,52428,    36044,    0,    0}, /* {"pink",            "darkred"},        */
+       {44563,55704,58981,        0,25558,    0}, /* {"lightblue",       "darkgreen"},      */
+       {65535,    0,    0,        0,    0,65535}, /* {"red",             "blue"},           */
+       {65535,    0,    0,        0,25558,    0}, /* {"red",             "darkgreen"},      */
+       {    0,65535,65535,        0,32767,32767}, /* {"aqua",            "teal"},           */
+       {    0,    0,36044,        0,32767,32767}, /* {"darkblue",        "teal"},           */
+       {61602,58981,32767,    11796,36044,22281}, /* {"khaki",           "seagreen"},       */
+       {61602,58981,32767,    21626,27524,11796}, /* {"khaki",           "darkolivegreen"}, */
+       {30801,34733,39321,    11796,20315,20315}, /* {"lightslategray",  "darkslategray"},  */
+       {65535,25558,18349,    11796,20315,20315}, /* {"tomato",          "darkslategray"},  */
+       {65535,25558,18349,        0,36044,36044}  /* {"tomato",          "darkcyan"}        */
 };
 
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 /* Helper Functions                                                           */
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 
 };
 
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 /* Helper Functions                                                           */
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 
-// TODO: decorations? inline?
-void
+static void
+randomize_seed_density(struct state * state)
+{
+    switch (random() % 3) {
+        case 0: state->seed_density = 30; break;
+        case 1: state->seed_density = 50; break;
+        case 2: state->seed_density = 70; break;
+    }
+}
+
+static void
 generate_random_seed(struct state * state)
 {
     int i;
     for (i = 0; i < state->number_of_cells; i++) {
 generate_random_seed(struct state * state)
 {
     int i;
     for (i = 0; i < state->number_of_cells; i++) {
-        state->current_generation[i] = ((random() % 100) < state->population_density) ? True : False;
+        state->current_generation[i] = ((random() % 100) < state->seed_density) ? True : False;
     }
 }
 
     }
 }
 
-// TODO: function decorations?
-// TODO: Explain why this santizes the index for accessing current_generation (i.e. it creates a circular topology).
-size_t
+/* This function sanitizes the index used to access cells in a generation.    */
+/* Specifically, it wraps the index, creating a circular universe for the     */
+/* cells and ensuring every cell has two neighbors.                           */
+static size_t
 sindex(struct state * state, int index)
 {
     while (index < 0) {
 sindex(struct state * state, int index)
 {
     while (index < 0) {
@@ -128,9 +206,9 @@ sindex(struct state * state, int index)
     return (size_t) index;
 }
 
     return (size_t) index;
 }
 
-// TODO: function decorations?
-// TODO: At least give a one-sentence explanation of the algorithm since this function is the core of the simulation.
-Bool
+/* For more information on the encoding used for state->rule_number and on    */
+/* the method used to apply it: https://en.wikipedia.org/wiki/Wolfram_code    */
+static Bool
 calculate_cell(struct state * state, int cell_id)
 {
     uint8_t cell_pattern = 0;
 calculate_cell(struct state * state, int cell_id)
 {
     uint8_t cell_pattern = 0;
@@ -148,14 +226,17 @@ calculate_cell(struct state * state, int cell_id)
     }
 }
 
     }
 }
 
-// TODO: function decorations?
-void
+static void
 render_current_generation(struct state * state)
 {
     size_t xpos;
     for (xpos = 0; xpos < state->number_of_cells; xpos++) {
         if (state->current_generation[xpos] == True) {
 render_current_generation(struct state * state)
 {
     size_t xpos;
     for (xpos = 0; xpos < state->number_of_cells; xpos++) {
         if (state->current_generation[xpos] == True) {
-            XFillRectangle(state->dpy, state->evolution_history, state->gc, xpos*state->pixel_size, state->ypos, state->pixel_size, state->pixel_size);
+            XFillRectangle(state->dpy, state->evolution_history, state->gc, xpos*state->cell_size, state->ypos, state->cell_size, state->cell_size);
+        } else {
+            XSetForeground(state->dpy, state->gc, state->bg);
+            XFillRectangle(state->dpy, state->evolution_history, state->gc, xpos*state->cell_size, state->ypos, state->cell_size, state->cell_size);
+            XSetForeground(state->dpy, state->gc, state->fg);
         }
     }
 }
         }
     }
 }
@@ -164,10 +245,31 @@ render_current_generation(struct state * state)
 /* Screenhack API Functions                                                   */
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 
 /* Screenhack API Functions                                                   */
 /* -------------------------------------------------------------------------- */
 
+static Bool
+WolframAutomata_event(Display * dpy, Window win, void * closure, XEvent * event)
+{
+    return False;
+}
+
+static void
+WolframAutomata_free(Display * dpy, Window win, void * closure)
+{
+    struct state * state = closure;
+    XFreeGC(state->dpy, state->gc);
+    XFreePixmap(state->dpy, state->evolution_history);
+    free(state->current_generation);
+    free(state);
+}
+
 static void *
 WolframAutomata_init(Display * dpy, Window win)
 {
 static void *
 WolframAutomata_init(Display * dpy, Window win)
 {
-    struct state * state = calloc(1, sizeof(*state)); // TODO: Check calloc() call
+    struct state * state = calloc(1, sizeof(*state));
+    if (!state) {
+        fprintf(stderr, "ERROR: Failed to calloc() for state struct in WolframAutomata_init().\n");
+        exit(EXIT_FAILURE);
+    }
+
     XGCValues gcv;
     XWindowAttributes xgwa;
     const struct curated_ruleset * curated_ruleset = NULL;
     XGCValues gcv;
     XWindowAttributes xgwa;
     const struct curated_ruleset * curated_ruleset = NULL;
@@ -176,47 +278,134 @@ WolframAutomata_init(Display * dpy, Window win)
     state->win = win;
 
     XGetWindowAttributes(state->dpy, state->win, &xgwa);
     state->win = win;
 
     XGetWindowAttributes(state->dpy, state->win, &xgwa);
-    state->xlim = xgwa.width;
-    state->ylim = xgwa.height;
-    state->ypos = 0; // TODO: Explain why.
+    state->dpy_width = xgwa.width;
+    state->dpy_height = xgwa.height;
+    state->ypos = 0;
+
+    state->admiration_delay = get_integer_resource(state->dpy, "admiration-delay", "Integer");
+    state->admiration_in_progress = False;
+
+    /* Set foreground and background colors for active/inactive cells. Either */
+    /* the user provided an index into the pre-defined color_list[] or a      */
+    /* random entry from that same array should be selected.                  */
+    size_t color_index = get_integer_resource(state->dpy, "color-index", "Integer");
+    if (color_index == -1) {
+        color_index = random() % sizeof(color_list)/sizeof(color_list[0]);
+    } else if (color_index >= sizeof(color_list)/sizeof(color_list[0])) {
+        fprintf(stderr, "WARNING: Color index out of range.\n");
+        color_index = 0;
+    }
+    XColor fg, bg;
+    fg.red   = color_list[color_index].fg_red;
+    fg.green = color_list[color_index].fg_green;
+    fg.blue  = color_list[color_index].fg_blue;
+    bg.red   = color_list[color_index].bg_red;
+    bg.green = color_list[color_index].bg_green;
+    bg.blue  = color_list[color_index].bg_blue;
+    /* TODO: Since I 'alloc', presumably I must also 'free' these colors  */
+    /* at some point. Where/how? I don't want to eventually crash my      */
+    /* X server after months of use.                                      */
+    XAllocColor(state->dpy, xgwa.colormap, &fg);
+    XAllocColor(state->dpy, xgwa.colormap, &bg);
+    state->fg = gcv.foreground = fg.pixel;
+    state->bg = gcv.background = bg.pixel;
 
 
-    state->fg = gcv.foreground = get_pixel_resource(state->dpy, xgwa.colormap, "foreground", "Foreground");
-    state->bg = gcv.background = get_pixel_resource(state->dpy, xgwa.colormap, "background", "Background");
     state->gc = XCreateGC(state->dpy, state->win, GCForeground, &gcv);
 
     state->gc = XCreateGC(state->dpy, state->win, GCForeground, &gcv);
 
-    state->delay_microsec = get_integer_resource(state->dpy, "delay-usec", "Integer");
+    /* Set the size of each simulated cell to NxN pixels for cell_size=N.     */
+    if (get_boolean_resource(state->dpy, "random-cell-size", "Boolean")) {
+        /* Although we are choosing the pixel size 'randomly', a truly random */
+        /* selection would bias toward large numbers since there are more of  */
+        /* them. To avoid this, we select a random number for a bit shift,    */
+        /* resulting in a pixel size of 1, 2, 4, 8, 16 or 32, equally likely. */
+        state->cell_size = 1 << (random() % 6);
+    } else {
+        state->cell_size = get_integer_resource(state->dpy, "cell-size", "Integer");
+    }
+    if (state->cell_size < 1) state->cell_size = 1;
+    if (state->cell_size > state->dpy_width) state->cell_size = state->dpy_width;
+
+    /* Larger cell sizes won't always evenly divide the number of pixels in   */
+    /* our window. In order to avoid a black stripe down the edge, '+1' here  */
+    /* to ensure we are slightly oversize rather than undersize.              */
+    state->number_of_cells = (state->dpy_width / state->cell_size) + 1;
+
+    /* Set the delay (in microseconds) between simulation of each generation  */
+    /* of the simulation, also known as the delay between calls to            */
+    /* WolframAutomata_draw(), which simulates one generation per call.       */
+    if (get_boolean_resource(state->dpy, "random-delay", "Boolean")) {
+        /* When randomly setting the delay, the problem is to avoid being too */
+        /* fast or too slow, as well as ensuring slower speeds are chosen     */
+        /* with the same likelihood as faster speeds, as perceived by a       */
+        /* human. By empirical observation, we note that for 1x1 up to 4x4    */
+        /* pixel cell sizes, values for state->delay_microsec between         */
+        /* 2048 (2^11) and 16556 (2^14) produce pleasant scroll rates. To     */
+        /* maintain this appearance, we bitshift state->cell_size down until  */
+        /* it is a maximum of 4x4 pixels in size, record how many bitshifts   */
+        /* took place, and then shift our valid window for                    */
+        /* state->delay_microsec up by an equal number of bitshifts. For      */
+        /* example, if state->cell_size=9, then it takes one right shift to   */
+        /* reach state->cell_size=4. Thus, the valid window for               */
+        /* state->delay_microsec becomes 4096 (2^12) up to 32768 (2^15).      */
+        size_t pixel_shift_range = 1;
+        size_t cell_size_temp = state->cell_size;
+        while (cell_size_temp > 4) {
+            cell_size_temp >>= 1;
+            pixel_shift_range++;
+        }
+        /* In the below line, '3' represents the total range, namely '14-11'  */
+        /* from '2^14' and '2^11' as the endpoints. Similarly, the '11' in    */
+        /* the below line represents the starting point of this range, from   */
+        /* the exponent in '2^11'.                                            */
+        state->delay_microsec = 1 << ((random() % 3) + 11 + pixel_shift_range);
+    } else {
+        state->delay_microsec = get_integer_resource(state->dpy, "delay", "Integer");
+    }
     if (state->delay_microsec < 0) state->delay_microsec = 0;
 
     if (state->delay_microsec < 0) state->delay_microsec = 0;
 
-    state->pixel_size = get_integer_resource(state->dpy, "pixel-size", "Integer");
-    if (state->pixel_size < 1) state->pixel_size = 1;
-    if (state->pixel_size > state->xlim) state->pixel_size = state->xlim;
-
-    state->number_of_cells = state->xlim / state->pixel_size;
-    // TODO: Do we want to enforce that number_of_cells > 0?
-
+    /* Set the number of generations to simulate before wiping the simulation */
+    /* and re-running with new settings.                                      */
+    if (get_boolean_resource(state->dpy, "random-length", "Boolean")) {
+        /* By empirical observation, keep the product                         */
+        /*      state->num_generations * state->cell_size                     */
+        /* below 10,000 to avoid BadAlloc errors from the X server due to     */
+        /* requesting an enormous pixmap. This value works on both a 12 core  */
+        /* Xeon with 108 GiB of RAM and a Sun Ultra 2 with 2 GiB of RAM.      */
+        state->num_generations = random() % (10000 / state->cell_size);
+        /* Ensure selected value is large enough to at least fill the screen. */
+        /* Cast to avoid overflow.                                            */
+        if ((long)state->num_generations * (long)state->cell_size < state->dpy_height) {
+            state->num_generations = (state->dpy_height / state->cell_size) + 1;
+        }
+    } else {
+        state->num_generations = get_integer_resource(state->dpy, "length", "Integer");
+    }
     /* The minimum number of generations is 2 since we must allocate enough   */
     /* space to hold the seed generation and at least one pass through        */
     /* WolframAutomata_draw(), which is where we check whether or not we've   */
     /* reached the end of the pixmap.                                         */
     /* The minimum number of generations is 2 since we must allocate enough   */
     /* space to hold the seed generation and at least one pass through        */
     /* WolframAutomata_draw(), which is where we check whether or not we've   */
     /* reached the end of the pixmap.                                         */
-    state->num_generations = get_integer_resource(state->dpy, "num-generations", "Integer");
     if (state->num_generations < 0) state->num_generations = 2;
     if (state->num_generations < 0) state->num_generations = 2;
+    /* The maximum number of generations is cell_size dependent. This is a    */
+    /* soft limit and may be increased if you have plenty of RAM (and a       */
+    /* cooperative X server). The value 10,000 was determined empirically.    */
+    if ((long)state->num_generations * (long)state->cell_size > 10000) {
+        state->num_generations = 10000 / state->cell_size;
+    }
 
     /* Time to figure out which rule to use for this simulation.              */
 
     /* Time to figure out which rule to use for this simulation.              */
-    /* We ignore any weirdness resulting from the following cast since every  */
+    /* We ignore any weirdness resulting from the following casts since every */
     /* bit pattern is also a valid rule; if the user provides weird input,    */
     /* then we'll return weird (but well-defined!) output.                    */
     /* bit pattern is also a valid rule; if the user provides weird input,    */
     /* then we'll return weird (but well-defined!) output.                    */
-    state->rule_requested = (uint8_t) get_integer_resource(state->dpy, "rule-requested", "Integer");
-    state->rule_random = get_boolean_resource(state->dpy, "rule-random", "Boolean");
+    state->requested_rule = get_integer_resource(state->dpy, "rule", "Integer");
+    state->random_rule = get_boolean_resource(state->dpy, "random-rule", "Boolean");
     /* Through the following set of branches, we enforce CLI flag precedence. */
     /* Through the following set of branches, we enforce CLI flag precedence. */
-    if (state->rule_random) {
+    if (state->random_rule) {
         /* If this flag is set, the user wants truly random rules rather than */
         /* random rules from a curated list.                                  */
         state->rule_number = (uint8_t) random();
         /* If this flag is set, the user wants truly random rules rather than */
         /* random rules from a curated list.                                  */
         state->rule_number = (uint8_t) random();
-    } else if (state->rule_requested != 0) {
-        /* Rule 0 is terribly uninteresting, so we are reusing it as a 'null' */
-        /* value and hoping nobody notices. Finding a non-zero value means    */
-        /* the user requested a specific rule. Use it.                        */
-        state->rule_number = state->rule_requested;
+    } else if (state->requested_rule != -1) {
+        /* The user requested a specific rule. Use it.                        */
+        state->rule_number = (uint8_t) state->requested_rule;
     } else {
         /* No command-line options were specified, so select rules randomly   */
         /* from a curated list.                                               */
     } else {
         /* No command-line options were specified, so select rules randomly   */
         /* from a curated list.                                               */
@@ -226,12 +415,9 @@ WolframAutomata_init(Display * dpy, Window win)
     }
 
     /* Time to construct the seed generation for this simulation.             */
     }
 
     /* Time to construct the seed generation for this simulation.             */
-    state->population_single = get_boolean_resource(state->dpy, "population-single", "Boolean");
-    state->population_density = get_integer_resource(state->dpy, "population-density", "Integer");
-    if (state->population_density < 0 || state->population_density > 100) state->population_density = 50;
     state->current_generation = calloc(1, sizeof(*state->current_generation)*state->number_of_cells);
     if (!state->current_generation) {
     state->current_generation = calloc(1, sizeof(*state->current_generation)*state->number_of_cells);
     if (!state->current_generation) {
-        fprintf(stderr, "ERROR: Failed to calloc() in WolframAutomata_init().\n");
+        fprintf(stderr, "ERROR: Failed to calloc() for cell generation in WolframAutomata_init().\n");
         exit(EXIT_FAILURE);
     }
     if (curated_ruleset) {
         exit(EXIT_FAILURE);
     }
     if (curated_ruleset) {
@@ -239,33 +425,40 @@ WolframAutomata_init(Display * dpy, Window win)
         /* setting the seed generation, instead drawing that information from */
         /* the curated ruleset.                                               */
         switch (curated_ruleset->seed) {
         /* setting the seed generation, instead drawing that information from */
         /* the curated ruleset.                                               */
         switch (curated_ruleset->seed) {
-            case random_seed: generate_random_seed(state);                                break;
-            case left_only:   state->current_generation[0] = True;                        break;
-            case right_only:  state->current_generation[state->number_of_cells-1] = True; break;
-            case middle_only: state->current_generation[state->number_of_cells/2] = True; break;
+            case random_cell: randomize_seed_density(state); generate_random_seed(state); break;
+            case middle_cell: state->current_generation[state->number_of_cells/2] = True; break;
+            case edge_cell  : state->current_generation[0] = True;                        break;
         }
     } else {
         /* If we're not using a curated ruleset, process any relevant flags   */
         /* from the user, falling back to a random seed generation if nothing */
         /* else is specified.                                                 */
         }
     } else {
         /* If we're not using a curated ruleset, process any relevant flags   */
         /* from the user, falling back to a random seed generation if nothing */
         /* else is specified.                                                 */
-        if (state->population_single) {
+        if (get_boolean_resource(state->dpy, "seed-left", "Boolean")) {
             state->current_generation[0] = True;
             state->current_generation[0] = True;
+        } else if (get_boolean_resource(state->dpy, "seed-center", "Boolean")) {
+            state->current_generation[state->number_of_cells/2] = True;
+        } else if (get_boolean_resource(state->dpy, "seed-right", "Boolean")) {
+            state->current_generation[state->number_of_cells-1] = True;
+        } else if (get_integer_resource(state->dpy, "seed-density", "Integer") != -1) {
+            state->seed_density = get_integer_resource(state->dpy, "seed-density", "Integer");
+            if (state->seed_density < 0 || state->seed_density > 100) state->seed_density = 50;
+            generate_random_seed(state);
         } else {
         } else {
+            randomize_seed_density(state);
             generate_random_seed(state);
         }
     }
 
             generate_random_seed(state);
         }
     }
 
-    // TODO: These should be command-line options, but I need to learn how the get_integer_resource() and similar functions work first.
-    state->display_info = True;
-
-    state->evolution_history = XCreatePixmap(state->dpy, state->win, state->xlim, state->num_generations*state->pixel_size, xgwa.depth);
-    // Pixmap contents are undefined after creation. Explicitly set a black
-    // background by drawing a black rectangle over the entire pixmap.
-    XSetForeground(state->dpy, state->gc, state->bg);
-    XFillRectangle(state->dpy, state->evolution_history, state->gc, 0, 0, state->xlim, state->num_generations*state->pixel_size);
+    state->evolution_history = XCreatePixmap(state->dpy, state->win, state->dpy_width, state->num_generations*state->cell_size, xgwa.depth);
+    /* Pixmap contents are undefined after creation. Explicitly set a black   */
+    /* background by drawing a black rectangle over the entire pixmap.        */
+    XColor blackx, blacks;
+    XAllocNamedColor(state->dpy, DefaultColormapOfScreen(DefaultScreenOfDisplay(state->dpy)), "black", &blacks, &blackx);
+    XSetForeground(state->dpy, state->gc, blacks.pixel);
+    XFillRectangle(state->dpy, state->evolution_history, state->gc, 0, 0, state->dpy_width, state->num_generations*state->cell_size);
     XSetForeground(state->dpy, state->gc, state->fg);
     render_current_generation(state);
     XSetForeground(state->dpy, state->gc, state->fg);
     render_current_generation(state);
-    state->ypos += state->pixel_size;
+    state->ypos += state->cell_size;
 
     return state;
 }
 
     return state;
 }
@@ -273,19 +466,12 @@ WolframAutomata_init(Display * dpy, Window win)
 static unsigned long
 WolframAutomata_draw(Display * dpy, Window win, void * closure)
 {
 static unsigned long
 WolframAutomata_draw(Display * dpy, Window win, void * closure)
 {
-// TODO: Mark these basic sections of the function
-//draw()
-//    calculate (and store) new generation
-//    draw new generation as line of pixels on pixmap
-//    calculate current 'viewport' into pixmap
-//    display on screen
-//  check for termination condition
-
     struct state * state = closure;
     int xpos;
     int window_y_offset;
 
     struct state * state = closure;
     int xpos;
     int window_y_offset;
 
-    Bool new_generation[state->xlim];
+    /* Calculate and record new generation.                                   */
+    Bool new_generation[state->dpy_width];
     for (xpos = 0; xpos < state->number_of_cells; xpos++) {
         new_generation[xpos] = calculate_cell(state, xpos);
     }
     for (xpos = 0; xpos < state->number_of_cells; xpos++) {
         new_generation[xpos] = calculate_cell(state, xpos);
     }
@@ -294,82 +480,85 @@ WolframAutomata_draw(Display * dpy, Window win, void * closure)
     }
     render_current_generation(state);
 
     }
     render_current_generation(state);
 
-    // Was this the final generation of this particular simulation? If so, give
-    // the user a moment to bask in the glory of our output and then start a
-    // new simulation.
-    if (state->ypos/state->pixel_size < state->num_generations-1) {
-        state->ypos += state->pixel_size;
+    /* Check for end of simulation.                                           */
+    if (state->ypos/state->cell_size < state->num_generations-1) {
+        /* Life continues.                                                    */
+        state->ypos += state->cell_size;
     } else {
     } else {
-        // TODO: Wait for a second or two, clear the screen and do a new iteration with suitably changed settings.
-        // Note: Since we can't actually loop or sleep here, we need to add a flag to the state struct to indicate that we're in an 'admiration timewindow' (and indicate when it should end)
-        printf("infinite hamster wheel\n");
-        while (1) continue;
+        /* We have reached the end of this simulation. Give the user a moment */
+        /* to bask in the glory of our output, then reset.                    */
+        if (state->admiration_in_progress) {
+            WolframAutomata_free(dpy, win, state);
+            closure = WolframAutomata_init(dpy, win);
+        } else {
+            state->admiration_in_progress = True;
+            return 1000000 * state->admiration_delay;
+        }
     }
 
     }
 
-    // Calculate the vertical offset of the current 'window' into the history
-    // of the CA. After the CA's evolution extends past what we can display, have
-    // the window track the current generation and most recent history.
-    if (state->ypos < state->ylim) {
+    /* Calculate vertical offset of current 'window' into the CA's history.   */
+    /* After the CA evolution exceeds our display extents, make window track  */
+    /* current generation, scrolling display to follow newest generation.     */
+    if (state->ypos < state->dpy_height) {
         window_y_offset = 0;
     } else {
         window_y_offset = 0;
     } else {
-        window_y_offset = state->ypos - (state->ylim - 1);
+        window_y_offset = state->ypos - (state->dpy_height - 1);
     }
 
     }
 
-    // Render everything to the display.
-    XCopyArea(state->dpy, state->evolution_history, state->win, state->gc, 0, window_y_offset, state->xlim, state->ylim, 0, 0);
-    // TODO: Print info on screen if display_info is true. Will need fonts/etc. Do I want to create a separate pixmap for this during the init() function and then just copy the pixmap each time we draw the screen in draw()?
+    /* Render a window into the CA history.                                   */
+    XCopyArea(state->dpy, state->evolution_history, state->win, state->gc, 0, window_y_offset, state->dpy_width, state->dpy_height, 0, 0);
 
     return state->delay_microsec;
 }
 
 
     return state->delay_microsec;
 }
 
-// TODO: Fix formatting
 static const char * WolframAutomata_defaults[] = {
 static const char * WolframAutomata_defaults[] = {
-    ".background:    black",
-    ".foreground:    white",
-    "*delay-usec:    25000",
-    // TODO: Difference between dot and asterisk? Presumably the asterisk matches all resouces of attribute "pixelsize"? Apply answer to all new options.
-    "*pixel-size:    2",
-    "*num-generations:    5000",
-    "*rule-requested:    0",
-    "*rule-random:    False",
-    "*population-density:    50",
-    "*population-single:    False",
+    "*delay:              25000",
+    "*admiration-delay:   5",
+    "*length:             5000",
+    "*cell-size:          2",
+    "*color-index:        -1",
+    "*seed-density:       -1",
+    "*seed-left:          False",
+    "*seed-center:        False",
+    "*seed-right:         False",
+    "*random-cell-size:   False",
+    "*random-delay:       False",
+    "*random-length:      False",
+    "*random-rule:        False",
+    "*rule:               -1",
     0
 };
 
     0
 };
 
-// TODO: Fix formatting
 static XrmOptionDescRec WolframAutomata_options[] = {
 static XrmOptionDescRec WolframAutomata_options[] = {
-    { "-delay-usec",        ".delay-usec",    XrmoptionSepArg, 0 },
-    { "-pixel-size",    ".pixel-size",    XrmoptionSepArg, 0 },
-    { "-num-generations",    ".num-generations",    XrmoptionSepArg, 0 },
-    { "-rule",    ".rule-requested",    XrmoptionSepArg, 0 },
-    { "-rule-random",    ".rule-random",    XrmoptionNoArg, "True" },
-    { "-population-density",    ".population-density",    XrmoptionSepArg, 0 },
-    { "-population-single",    ".population-single",    XrmoptionNoArg, "True" },
+    { "-delay",              ".delay",                  XrmoptionSepArg, 0      },
+    { "-admiration-delay",   ".admiration-delay",       XrmoptionSepArg, 0      },
+    { "-length",             ".length",                 XrmoptionSepArg, 0      },
+    { "-cell-size",          ".cell-size",              XrmoptionSepArg, 0      },
+    { "-color-index",        ".color-index",            XrmoptionSepArg, 0      },
+    { "-seed-density",       ".seed-density",           XrmoptionSepArg, 0      },
+    { "-seed-left",          ".seed-left",              XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-seed-center",        ".seed-center",            XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-seed-right",         ".seed-right",             XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-random-cell-size",   ".random-cell-size",       XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-random-delay",       ".random-delay",           XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-random-length",      ".random-length",          XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-random-rule",        ".random-rule",            XrmoptionNoArg,  "True" },
+    { "-rule",               ".rule",                   XrmoptionSepArg, 0      },
     { 0, 0, 0, 0 }
 };
 
     { 0, 0, 0, 0 }
 };
 
-static Bool
-WolframAutomata_event(Display * dpy, Window win, void * closure, XEvent * event)
-{
-    return False;
-}
-
 static void
 static void
-WolframAutomata_free(Display * dpy, Window win, void * closure)
+WolframAutomata_reshape(Display * dpy, Window win, void * closure, unsigned int w, unsigned int h)
 {
     struct state * state = closure;
 {
     struct state * state = closure;
-    XFreeGC(state->dpy, state->gc);
-    XFreePixmap(state->dpy, state->evolution_history);
-    free(state->current_generation);
-    free(state);
-}
+    XWindowAttributes xgwa;
+    XGetWindowAttributes(state->dpy, state->win, &xgwa);
 
 
-static void
-WolframAutomata_reshape(Display * dpy, Window win, void * closure, unsigned int w, unsigned int h)
-{
-    WolframAutomata_free(dpy, win, closure);
-    closure = WolframAutomata_init(dpy, win);
+    /* Only restart the simulation if the window changed size.                */
+    if (state->dpy_width != xgwa.width || state->dpy_height != xgwa.height) {
+        WolframAutomata_free(dpy, win, closure);
+        closure = WolframAutomata_init(dpy, win);
+    }
 }
 
 XSCREENSAVER_MODULE ("1D Nearest-Neighbor Cellular Automata", WolframAutomata)
 }
 
 XSCREENSAVER_MODULE ("1D Nearest-Neighbor Cellular Automata", WolframAutomata)