구현 (Implementation) (3) - 실전문제 4.3) 게임 개발

문제)
현민이는 게임 캐릭터가 맵 안에서 움직이는 시스템을 개발 중이다. 캐릭터가 있는 장소는 1 x 1 크기의 정사각형으로 이뤄진 N x M 크기의 직사각형으로, 각각의 칸은 육지 또는 바다이다. 캐릭터는 동서남북 중 한 곳을 바라본다.
맵의 각 칸은 ( A, B )로 나타낼 수 있고, A는 북쪽으로부터 떨어진 칸의 개수, B는 서쪽으로부터 떨어진 칸의 개수이다. 캐릭터는 상하좌우로 움직일 수 있고, 바다로 되어 있는 공간에는 갈 수 없다. 캐릭터의 움직임을 설정하기 위해 정해놓은 매뉴얼은 이러하다.
  1. 현재 위치에서 현재 방향을 기준으로 왼쪽 방향 (반시계 방향으로 90도 회전한 방향) 부터 차례대로 갈 곳을 정한다.
  2. 캐릭터의 바로 왼쪽 방향에 아직 가보지 않은 칸이 존재한다면, 왼쪽 방향으로 회전한 다음 왼쪽으로 한 칸을 전진한다. 왼쪽 방향에 가보지 않은 칸이 없다면, 왼쪽 방향으로 회전만 수행하고 1단계로 돌아간다.
  3. 만약 네 방향 모두 이미 가본 칸이거나 바다로 되어 있는 칸인 경우에는, 바라보는 방향을 유지한 채로 한 칸 뒤로 가고 1 단계로 돌아간다. 단, 이때 뒤쪽 방향이 바다인 칸이라 뒤로 갈 수 없는 경우에는 움직임을 멈춘다.
현민이는 위 과정을 반복적으로 수행하면서 캐릭터의 움직임에 이상이 있는지 테스트하려고 한다. 매뉴얼에 따라 캐릭터를 이동시킨 뒤에, 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력하는 프로그램을 만드시오.

입력 조건)
첫째 줄에 맵의 세로 크기 N과 가로 크기 M을 공백으로 구분하여 입력한다. (3 ≤ N, M ≤ 50)
둘째 줄에 게임 캐릭터가 있는 칸의 좌표 (A, B)와 바라보는 방향 d가 각각 서로 공백으로 구분하여 주어진다. 방향 d의 값으로는 다음과 같이 4가지가 존재한다.
- 0 : 북쪽
- 1 : 동쪽
- 2 : 남쪽
- 3 : 서쪽
셋째 줄부터 맵이 육지인지 바디인지에 대한 정보가 주어진다. N개의 줄에 맵의 상태가 북쪽부터 남쪽 순서대로, 각 줄의 데이터는 서쪽부터 동쪽 순서대로 주어진다. 맵의 외곽은 항상 바다로 되어있다.
- 0 : 육지
- 1 : 바다
처음에 캐릭터가 위치한 칸의 상태는 항상 육지이다.

출력 조건)
첫째 줄에 이동을 마친 후 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력한다.

입력 조건)
4 4
1 1 0
1 1 1 1
1 0 0 1
1 1 0 1
1 1 1 1

출력 조건)
3

이 문제에서도 앞의 실전문제 4.2와 동일하게 방향을 4가지로 구분하여 리스트를 작성하였다. (이 문제에서는 행과 열을 나누지 않고 튜플을 리스트화 하였다.) dir라는 리스트에 (-1, 0), (0, -1), (1, 0), (0, 1) 의 4가지 방향 (순서대로 북, 서, 남, 동) 을 넣었다. 그 이유는 아래에 설명한다.

또한 check라는 2차원 리스트를 만들어서 입력받은 맵을 복사하였다. -> deepcopy를 통하여 깊은 복사 진행

방문한 칸 수를 저장하기 위해 result라는 변수를 선언하고 처음 밟은 땅을 고려하여 1로 초기화 하였다.

처음 밟은 땅을 check 리스트에 체크 해주고 회전 수를 확인하는 변수를 선언하여 0으로 초기화 하였다. 이 때 회전 수의 변수를 선언한 이유는 4번 회전해도 이미 가본 칸이거나 바다인 경우, 즉 3번 규칙을 위해서 이다.

다음에는 무한 루프 (while)을 통하여 모든 경우의 수를 체크한다. 이 때 d로 입력받은 수에 1을 더하고 4로 나눈 나머지를 d에 저장한다. 그 이유는 0 ~ 3이 북 ~ 서 쪽을 지칭하는데 3이후에는 0으로 돌아가야 하기 때문이다. 그리고 임시 x, y 좌표에 dir[d][0], dir[d][1]을 각각 더해준다. 여기서 위의 밑줄에 해당하는 이유가 나오는데, 입력조건에 해당하듯 처음 바라보는 방향을 입력받았을 때 무한 루프 내에서 첫 줄에 d에 대한 연산을 시행한다. 이 때 예를 들어 북쪽인 경우 0 -> 1이 되고 dir[1] 은 서쪽 방향으로 북쪽 방향의 왼쪽 방향이다. 즉, 현재 바라보는 방향에서 왼쪽 방향을 순서대로 집어넣은 것이다.

다음 규칙 2에서 가보지 않은 칸에 대해서는

• 방문 칸 수 (result)를 1 증가
• check 리스트에 해당 칸 체크
• x, y에 각각 임시 x, y를 대입
• 회전 수 0으로 초기화

와 같은 단계를 진행한다.

다음으로 규칙 2에서 가보지 않은 칸이 없는 경우에는 회전수만 1 추가하고 다시 반복문의 처음으로 돌아가게 한다.

만약 회전수가 4가 된 경우 (규칙 3의 4방향 모두 갈 수 없는 경우) 현재 위치에서 dir[d]를 빼주면 뒤로 가게 된다. 그러나 이 때 육지라면 그대로 진행하고 ( x, y에 임시 x, y를 대입 ) 바다라면 반복문을 break 를 통해 빠져나온다.

반복문을 빠져나오고 result ( 방문 칸 수 ) 를 출력하면 문제를 해결할 수 있다.

소스코드

https://github.com/Engineering-Student-An/algorithm_python/blob/master/implementation/%EC%8B%A4%EC%A0%84%EB%AC%B8%EC%A0%9C%204-3%20%EA%B2%8C%EC%9E%84%20%EA%B0%9C%EB%B0%9C.py

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이 문제는 처음 문제를 이해하고 소스코드로 옮기려고 할 때 꽤나 시간이 오래 걸렸다. 왜냐하면 처음에 재귀함수를 통해서 소스코드를 구현하려다가 회전 수를 카운트하는 방법에 대해서 떠올리게 되는데 시간이 꽤나 걸렸기 때문이다. 이 문제와 같이 조건이 많고 이해하는데 오래 걸리는 문제를 해결하기 위해서는 여러 종류의 시뮬레이션 유형의 문제를 풀어봐서 익숙하게 만들어야 할 것 같다. 또한 잘 구성된 반복문을 통해서 모든 방향을 체크 할 수 있으므로 알고리즘을 구상하는데 심혈을 기울여야 할 것이다.