[이코테] 게임 개발 (python)

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 정해 놓은 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 1단계로 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. 메뉴얼에 따라 캐릭터를 이동시킨 뒤에, 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력하는 프로그램을 만드시오.

입력조건

• 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 방햔 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 바다인지에 대한 정보가 주어진다. N개의 줄에 맵의 상태가 북쪽부터 남쪽 순서대로, 각 줄의 데이터는 서쪽부터 동쪽 순서대로 주어진다. 맵의 외각은 항상 바다로 되어 있다.

  0 : 육지
  1 : 바다
  처음에 게임 캐릭터가 위치한 칸의 상태는 항상 육지이다.

출력조건

• 첫째 줄에 이동을 마친 후 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력한다.

입력 예시

4 4
1 1 0
1 1 1 1
1 0 0 1
1 1 0 1
1 1 1 1

출력 예시

3

완성된 코드

import copy

n,m = map(int, input().split())
a,b,d = map(int,input().split())
input_table = []
result = 1
for _ in range(n):
	input_table.append(list(map(int,input().split())))
direction = [
    (-1,0), # 북쪽을 바라보고 있을 경우 
    (0,1), # 동쪽을 바라보고 있을 경우
    (1,0), # 남쪽을 바라보고 있을 경우 
    (0,-1) # 서쪽을 바라보고 있을 경우
]
visited = copy.deepcopy(input_table) # 방문한 곳
visited[a][b] = 1 # 현재 있는 곳 방문 처리
turn_count = 0

# 왼쪽으로 회전
def turn_left():
    global d, turn_count
    if d == 0: d = 3
    else: d -= 1
    turn_count += 1
    
while(True):
    # 모든 방향을 방문했을 경우 한 칸 후퇴
    if turn_count == 4:
        x,y = direction[d]
        next_a = x - a
        next_b = y + b
        # 뒤에 바다가 있을 경우 종료
        if input_table[next_a][next_b] == 1:
            break
        a = next_a
        b = next_b
        turn_count = 0
    turn_left()
    x,y = direction[d]
    next_a = x + a
    next_b = y + b
    # 방문한 적 없는 곳일 경우 방문
    if visited[next_a][next_b] == 0: 
        a = next_a
        b = next_b
        visited[a][b] = 1
        turn_count = 0
        result += 1
    else:
        continue
        
print(result)

해설

우선 입출력을 제외하고 동작은 크게 3개로 나뉜다.

• 왼쪽으로 회전
• 직진
• 후진

이 동작을 코드로 구현해보자.

왼쪽으로 회전

왼쪽으로 회전한다는 말은 d를 -1한다는 말과 같다. 하지만 d가 0일 경우에 -1을 하면 -1이 아니라 3을 만들어줘야 한다.
파이썬에서는 함수 내에서 전역 변수에 접근하기 위해선 함수 내에서 global키워드를 사용해 해당 전역 변수를 선언해줘야 한다.

def turn_left():
    global d, turn_count
    if d == 0: d = 3
    else: d -= 1
    turn_count += 1

또한 네 방향을 모두 확인해봤는데 갈 곳이 없을 경우(이미 다 방문했거나, 바다인 경우)를 판별해줘야되기 때문에 왼쪽으로 회전할 때마다 turn_count 변수를 1씩 증가시켜주자. turn_count변수는 추후에 네 방향을 모두 확인했는데 갈 곳이 없을 경우 캐릭터를 후진해주기 위해 사용된다.

직진, 후진

직진시 이동할 좌표는 캐릭터의 현재 방향에 따라 달라지기 때문에 동서남북 각각의 방향에 대한 직진을 정의해줘야 한다.

direction = [
    (-1,0), # 북쪽을 바라보고 있을 경우 
    (0,1), # 동쪽을 바라보고 있을 경우
    (1,0), # 남쪽을 바라보고 있을 경우 
    (0,-1) # 서쪽을 바라보고 있을 경우
]

또한 직진 시 해당 좌표가 방문한 적 있는 곳인지 체크하기 위한 리스트를 생성해준다.

import copy
visited = copy.deepcopy(input_table)
visited[a][b] = 1 # 현재 있는 곳 방문 처리

여기서 copy 모듈의 deepcopy 메서드를 사용한 이유는 깊은 복사를 일으키기 위해서다. 만약 할당 연산자(=)를 사용해서 visited = input_table을 해주었다면 얕은 복사가 일어나visited와 input_table이 같은 곳을 참조하기 때문에 visited의 값이 변경되면 input_table의 값도 변경되기 때문에 우리가 원하지 않은 결과를 낼 수 있다. 따라서 copy 모듈의 deepcopy 메서드를 사용해서 깊은 복사를 일으켜 각각의 리스트가 독립된 리스트로 동작하도록 만들었다.
이제 현재 좌표에 direction[d]를 더하면 직진 후 좌표를 예측할 수 있다. 그렇게 다음 좌표를 알아냈으면 visited리스트를 이용해서 해당 좌표가 방문한 적 있는지 없는지 체크하면 된다. 만약 방문한 적이 없을 경우 해당 좌표로 이동하면 되고 방문한 적이 있을 경우 처음으로 돌아가 다시 왼쪽으로 회전부터 실행해주면 된다.

while(True):
   turn_left()
   x,y = direction[d]
   next_a = x + a
   next_b = y + b
   # 방문한 적 없는 곳일 경우 방문
   if visited[next_a][next_b] == 0: 
       a = next_a
       b = next_b
       visited[a][b] = 1 # 방문 처리
       turn_count = 0 # 회전 횟수 초기화
       result += 1 # 방문한 칸의 수 증가
   else:
       continue

이제는 사방이 모두 방문한 곳일 경우 해줄 동작을 구현해야 한다.
turn_count가 4가 되었다는 것은 모든 동서남북 모든 방향을 확인해보았지만 모두 방문한 곳이여서 다시 원래 방향으로 돌아왔음을 의미한다. 만약 방문하지 않은 곳을 발견했을 경우 해당 좌표로 이동한 뒤 turn_count = 0으로 초기화되었을 것이기 때문이다.
모든 방향이 방문한 곳일 경우 후진을 해주어야 한다. 후진을 하면 이미 방문한적 있던 칸에 다시 방문을 하게된더라도 후진을 해주어야 한다는 말이다. 하지만 후진했을 때의 칸이 "바다일 경우" 에는 멈춰야 한다. 이걸 코드로 구현하자면 이렇다.

# 모든 방향을 방문했을 경우 한 칸 후진
if turn_count == 4:
    x,y = direction[d]
    next_a = x - a
    next_b = y + b
    # 뒤에 바다가 있을 경우 종료
    if input_table[next_a][next_b] == 1: break
    a = next_a
    b = next_b
    turn_count = 0

이걸 반복문의 상단에 위치시켜주면 조건에 맞게 잘 구현된 코드가 완성된다.

while(True):
    # 모든 방향을 방문했을 경우 한 칸 후퇴
    if turn_count == 4:
        x,y = direction[d]
        next_a = x - a
        next_b = y + b
        # 뒤에 바다가 있을 경우 종료
        if input_table[next_a][next_b] == 1:
            break
        a = next_a
        b = next_b
        turn_count = 0
    turn_left()
    x,y = direction[d]
    next_a = x + a
    next_b = y + b
    # 방문한 적 없는 곳일 경우 방문
    if visited[next_a][next_b] == 0: 
        a = next_a
        b = next_b
        visited[a][b] = 1
        turn_count = 0
        result += 1
    else:
        continue