C++ 코딩테스트 강좌, 게임 개발하기

안녕하세요, 여러분! 오늘은 C++ 코딩 테스트를 대비하기 위한 강좌에서 게임 개발과 관련한 알고리즘 문제를 다뤄보겠습니다. 이 글에서는 게임 개발에 필요한 알고리즘 문제를 제시하고, 그 문제를 해결하는 과정을 세세히 설명할 것입니다. 이 강좌는 C++를 사용하는 취업 준비생, 그리고 게임 개발에 관심 있는 모든 분들을 위한 것입니다.

문제 설명

문제: 미로 탈출

당신은 2차원 미로에서 출발점 (0, 0)에서 도착점 (N-1, M-1)으로 가는 길을 찾아야 합니다. 미로는 0과 1로 이루어진 배열로 표현됩니다. 0은 갈 수 있는 길을 의미하고, 1은 벽을 의미합니다. 당신은 상하좌우로만 이동할 수 있으며, 첫 번째로 도착점에 도달하는 최소 거리를 구하는 프로그램을 작성하세요.

입력 형식

  • 첫 번째 줄에 두 개의 정수 N, M이 주어집니다. (1 ≤ N, M ≤ 100)
  • 다음 N개의 줄에는 M개의 정수가 주어집니다. 0 또는 1로 이루어진 배열입니다.

출력 형식

  • 출발점에서 도착점까지의 최소 거리(길의 길이)를 출력합니다. 도착할 수 없는 경우 -1을 출력합니다.

예제 입력

3 3
0 0 1
0 0 0
1 0 0

예제 출력

4

문제 풀이 과정

1. 문제 분석

주어진 문제는 DFS(깊이 우선 탐색) 또는 BFS(너비 우선 탐색) 알고리즘을 사용하여 해결할 수 있습니다. 특히, 최단 거리를 찾는 문제가 있으므로 BFS를 사용하는 것이 적합합니다. BFS는 큐를 사용하여 현재 위치에서 인접한 모든 노드를 탐색하며, 최단 경로를 보장하는 특성이 있습니다.

2. 알고리즘 설계

구현할 BFS 알고리즘은 다음과 같은 단계로 진행됩니다:

  1. 출발점(0, 0)에서 시작하여 큐에 위치와 현재 거리(0)를 넣습니다.
  2. 큐에서 맨 앞의 요소를 꺼내고, 그 위치가 도착점(목표)와 일치하는지 확인합니다.
  3. 일치한다면 현재까지의 거리를 반환합니다.
  4. 일치하지 않으면 인접한 네 방향(상, 하, 좌, 우)으로 이동할 수 있는 위치를 모두 큐에 추가합니다. 이때, 이동 가능한 위치는 현재 위치에서 벗어나지 않으며(배열의 범위 내에서) 0인 경우만 가능합니다.
  5. 모든 가능한 경로를 탐색하여 도착점에 도달할 수 없으면 -1을 반환합니다.

3. C++ 코드 구현

이제 위의 알고리즘을 C++로 구현해 보겠습니다:

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>

using namespace std;

int N, M;
vector<vector<int>> maze;
vector<vector<bool>> visited;

int bfs()
{
    queue<pair<int, int>> q;
    q.push(make_pair(0, 0));
    visited[0][0] = true;
    int distance[4][2] = { {0,1}, {1,0}, {0,-1}, {-1,0} }; // 우, 하, 좌, 상
    int steps = 0;

    while (!q.empty())
    {
        int sz = q.size();
        for (int i = 0; i < sz; i++)
        {
            int x = q.front().first;
            int y = q.front().second;
            q.pop();

            // 도착점에 도달한 경우
            if (x == N - 1 && y == M - 1)
                return steps;

            for (int j = 0; j < 4; j++)
            {
                int nx = x + distance[j][0];
                int ny = y + distance[j][1];

                if (nx >= 0 && nx < N && ny >= 0 && ny < M && maze[nx][ny] == 0 && !visited[nx][ny])
                {
                    visited[nx][ny] = true;
                    q.push(make_pair(nx, ny));
                }
            }
        }
        steps++;
    }

    return -1; // 도착할 수 없는 경우
}

int main()
{
    cin >> N >> M;
    maze.resize(N, vector<int>(M));
    visited.resize(N, vector<bool>(M, false));

    for (int i = 0; i < N; i++)
        for (int j = 0; j < M; j++)
            cin >> maze[i][j];

    int result = bfs();
    cout << result << endl;

    return 0;
}

4. 코드 설명

코드에서 가장 먼저 설정한 것은 미로의 크기와 내용을 저장하기 위한 2차원 벡터입니다. 이어서 BFS 함수 내부에서 큐를 사용하여 출발점부터 탐색을 시작합니다. 각 단계마다 상하좌우로 이동 가능한 공간을 확인하여 큐에 추가하고, 도착점을 찾으면 그 때까지의 거리를 반환합니다. 마지막으로 메인 함수에서 구현된 BFS 함수를 호출하여 입력에 따른 결과를 출력하게 됩니다.

테스트 및 검증

이제 구현한 코드를 테스트해보겠습니다. 다양한 테스트 케이스를 통해 결과가 올바르게 나오는지 확인해야 합니다.

테스트 케이스

  • 테스트 케이스 1: 
            3 3
        0 0 1
        0 0 0
        1 0 0

    기대 출력: 4

  • 테스트 케이스 2: 
            3 3
        0 1 1
        0 1 0
        0 0 0

    기대 출력: 4

  • 테스트 케이스 3: 
            2 2
        1 1
        1 1

    기대 출력: -1 (이동 불가능)

피드백 및 지속적인 개선

이 알고리즘 문제는 게임 개발 시 미로 또는 경로 탐색과 관련된 다양한 문제를 해결하는 데 유용한 기술을 제공합니다. 이후 더 복잡한 미로 생성, 경로 최적화, 또는 적 AI 등의 주제로 확장해 나갈 수 있습니다. 지속적으로 연습하고, 다양한 문제를 풀어보며 실력을 쌓는 것이 중요합니다.

결론

오늘은 C++을 이용한 코딩 테스트의 일환으로 게임 개발 관련 알고리즘 문제를 다뤄 보았습니다. 미로 탈출 문제라는 간단한 예제를 통해 BFS 알고리즘을 적용하고, 이를 통해 최단 경로를 탐색하는 방법을 배웠습니다. 앞으로 나아갈 방향은 이러한 기본 알고리즘을 바탕으로 더 복잡한 문제로 확장해보는 것입니다.

지금까지의 내용을 통해 알고리즘과 문제 해결 능력을 키우고, 나아가 그 기술을 게임 개발에 접목할 수 있는 기회가 되었기를 바랍니다.

다음 시간에는 더 다양한 문제를 통해 알고리즘을 심화해 가봅시다. 감사합니다!