스택 - 미로찾기 프로그램

Hyeonu_J·2022년 4월 2일
자료구조
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알아야 할 것!

스택

후입선출(LIFO:Last-In First-Out)
가장 최근에 들어온 데이터가 가장 먼저 나감

이를 이용해 미로찾기 알고리즘을 작성할 수 있다!

더블 버퍼링

미로를 출력하는 기존 방식이다.

system("cls") 으로 cmd를 통째로 지웠다가 다시 cmd에 미로를 출력하는 기존 방식이다. 200ms마다 cmd를 지웠다가 미로를 출력하는 명령을 반복하는데, 깜빡임이 심한 걸 볼 수 있다. 10ms 정도로 빠른 속도로 이를 반복하면... 대참사..! 정신나간 나이트클럽..!

구글링해본 결과 '더블 버퍼링' 으로 이를 해결할 수 있다고 한다. 다른 블로그나 유튜브를 참조하여 8시간동안 삽질해서 해결했다!

더블 버퍼링의 원리는 화면1과 화면2를 만들고, 이를 비교해서 다른 부분만 바꿔주는 원리이다. 기본적으로 화면 1을 출력하고, 화면2에는 미로를 업데이트한다. 화면1과 화면2를 비교 후 미로의 바뀐 부분만 해당 좌표로 가서 그 부분만 수정한다.

미로찾기 프로그램

Visual Studio 프로젝트 속성의 명령인수에 <input.txt 를 입력한다.

전체 코드 :

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

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

#define MAX_STACK_SIZE 100
#define MAZE_SIZE_Y 32
#define MAZE_SIZE_X 52

char maze[MAZE_SIZE_Y][MAZE_SIZE_X];




// cmd의 화면 커서 안보이게 하는 코드
void CursorView()
{
	CONSOLE_CURSOR_INFO cursorInfo = { 0, };
	cursorInfo.dwSize = 1; //커서 굵기 (1 ~ 100)
	cursorInfo.bVisible = FALSE; //커서 Visible TRUE(보임) FALSE(숨김)
	SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), &cursorInfo);
}


// cmd에 미로를 출력할 때 cmd에 출력된 문자들을 초기화하는 window("cls") 사용 시 화면 깜빡임 발생
// 아래 코드들은 system("cls") 대신 '화면1'(백버퍼), '화면2'(프론트버퍼) 를 만들어서 cmd에 출력하는 코드
// 화면1(백버퍼)와 화면2(프론트버퍼) 를 비교 후 바뀐 부분만 다시 렌더링하는 과정을 거친다.
// 아래 작성한 코드는 '더블 버퍼링' 이라고 부른다. (feat. 구글링)

/*[더블 버퍼링 구현 코드 시작]*/
	char front_buffer[MAZE_SIZE_Y][MAZE_SIZE_X];
	char back_buffer[MAZE_SIZE_Y][MAZE_SIZE_X];

	void initializeBuffer() { // 백버퍼(화면1), 프론트버퍼(화면2) 초기화
		for (int y = 0; y < MAZE_SIZE_Y; y++) {
			for (int x = 0; x < MAZE_SIZE_X; x++) {
				front_buffer[y][x] = '\0';
				back_buffer[y][x] = '\0';
			}
		}
	}
	void drawToBackBuffer() { // 백버퍼에 미로를 그려 넣는다
		for (int y = 0; y < MAZE_SIZE_Y; y++) {
			for (int x = 0; x < MAZE_SIZE_X; x++) {
				back_buffer[y][x] = maze[y][x];
			}
		}
	}
	void gotoxy(int x, int y) // cmd 출력위치 변경
	{
		COORD Cur;
		Cur.X = x;
		Cur.Y = y;
		SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), Cur);
	}
	void render() {
		for (int y = 0; y < MAZE_SIZE_Y; y++) {
			for (int x = 0; x < MAZE_SIZE_X-1; x++) {
				if (back_buffer[y][x] != front_buffer[y][x]) { // 백버퍼(화면1) 프론트버퍼(화면2) 가 다르면
					gotoxy(x * 2, y); // 해당 위치로 이동 후 cmd에 출력
					switch (back_buffer[y][x]) {
					case '0':printf("  "); break;
					case '1':printf("■"); break;
					case '2':printf("○"); break;
					case 'e':printf("→"); break;
					case 'x':printf("¶"); break;
					}
				}
			}
		}
		// 프론트버퍼(화면2)를 현재 백버퍼(화면1)로 업데이트
		for (int y = 0; y < MAZE_SIZE_Y; y++) {
			for (int x = 0; x < MAZE_SIZE_X; x++) {
				front_buffer[y][x] = back_buffer[y][x];
			}
		}
	}
/*[더블 버퍼링 구현 코드 끝]*/



// AI 미로찾기 시작 전 출력하는 함수
void printBeforeStart(int AI_speedINT, int startCountINT) {
	int CNT = startCountINT / 1000;
	while (startCountINT/1000) {
		printf("------------------------------------------------------------------\n\n");
		printf(" [ 미로찾기! - 자료구조 스택을 이용해서 미로 경로 찾기 ] \n\n");
		printf(" input.txt 에서 AI의 속도, 시작 전 카운트 값,\n 미로 구조를 변경 및 설정할 수 있습니다.\n\n");
		printf(" AI 속도 : %dms \n\n %d초 후 시작!     %d \n\n", AI_speedINT, startCountINT / 1000, CNT--);
		printf("------------------------------------------------------------------\n\n");
		
		printf("input.txt 에 저장되어 있는 미로 : \n");
		for (int i = 0; i < 31; i++) {
			for (int j = 0; j < 51; j++) {
				switch (maze[i][j]) {
				case '0':printf("  "); break;
				case '1':printf("■"); break;
				case '2':printf("○"); break;
				case 'e':printf("→"); break;
				case 'x':printf("¶"); break;
				}
			}
			printf("\n");
		}
		Sleep(1000);
		if (CNT<0) break;
		system("cls");
	}
}


typedef struct {
	short r;
	short c;
} element;

element here = { 1,0 }, entry = { 1,0 };

typedef struct {
	element data[MAX_STACK_SIZE];
	int top;
} StackType;

// 스택 초기화 함수
void init_stack(StackType* s) {
	s->top = -1;
}

// 공백 상태 검출 함수
int is_empty(StackType* s) {
	return (s->top == -1);
}
// 포화 상태 검출 함수
int is_full(StackType* s) {
	return (s->top == (MAX_STACK_SIZE - 1));
}
// 삽입함수
void push(StackType* s, element item) {
	if (is_full(s)) {
		fprintf(stderr, "스택 포화 에러\n");
		return;
	}
	else s->data[++(s->top)] = item;
}
// 삭제함수
element pop(StackType* s) {
	if (is_empty(s)) {
		fprintf(stderr, "스택 공백 에러\n");
		exit(1);
	}
	else return s->data[(s->top)--];
}

void push_loc(StackType* s, int r, int c) {
	if (r < 0 || c < 0) return;
	if (maze[r][c] != '1' && maze[r][c] != '2') {
		element tmp;
		tmp.r = r;
		tmp.c = c;
		push(s, tmp);
	}
}

// 기존 maze_print 함수는 render() 함수로 대체
//
//void maze_print(char maze[MAZE_SIZE_Y][MAZE_SIZE_X]) {
//	printf("\n");
//	for (int i = 0; i < 31; i++) {
//		for (int j = 0; j < 51; j++) {
//			switch (maze[i][j]) {
//			case '0':printf("  "); break;
//			case '1':printf("■"); break;
//			case '2':printf("○"); break;
//			case 'e':printf("→"); break;
//			case 'x':printf("¶"); break;
//			}
//		}
//		printf("\n");
//	}
//	Sleep(200);
//	system("cls");
//}

int main() {
	
	char AI_speed[100]; // input.txt 에서 받아들일 문자열
	char startCount[100]; // input.txt 에서 받아들일 문자열

	int AI_speedINT = 0; // AI speed 초깃값
	int startCountINT = 0; // startCount 초깃값

	// input.txt의 AI_speed 를 읽어들임
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
		scanf("%c", &AI_speed[i]);
		if (AI_speed[i] == '\n') break;
	}
	// AI_speed='숫자' 에서 char형인 숫자를 int형으로 변경 후 AI_speedINT 에 저장
	for (int i = 13; i < 100; i++) {
		if (AI_speed[i] == '\n') break;
		AI_speedINT *= 10;
		AI_speedINT += AI_speed[i] - '0';
	}
	// input.txt의 startCount 를 읽어들임
	for (int i = 0; i < 100; i++) {
		scanf("%c", &startCount[i]);
		if (startCount[i] == '\n') break;
	}
	// startCount='숫자' 에서 char형인 숫자를 int형으로 변경 후 startCountINT 에 저장
	for (int i = 11; i < 100; i++) {
		if (startCount[i] == '\n') break;
		startCountINT *= 10;
		startCountINT += startCount[i] - '0';
	}

	// input.txt 의 미로를 읽어들임
	for (int i = 0; i < 32; i++) {
		for (int j = 0; j < 52; j++) {
			scanf("%c", &maze[i][j]);
		}
	}

	// 더블 버퍼링 - 버퍼 초기화 및 백버퍼(화면1) 를 input.txt 에 있는 maze 로 초기화
	initializeBuffer();
	drawToBackBuffer();


	// cmd 창 크기
	system("mode con cols=150 lines=47");

	// cmd 커서 안보이게 하기
	CursorView();

	// input.txt에 있는 AI_speedINT와 startCountINT 의 값과 기타 인터페이스를 시작 전에 출력
	printBeforeStart(AI_speedINT, startCountINT);

	system("cls");
	Sleep(1000);

	int r, c;
	StackType s;
	init_stack(&s);
	here = entry;
	while (maze[here.r][here.c] != 'x') {
		r = here.r;
		c = here.c;
		maze[r][c] = '2';
		// maze_print(maze); 대신
		// render(); 와 drawToBackBuffer(); 이용
		render();
		drawToBackBuffer(); // 백버퍼(화면1) 업데이트
		Sleep(AI_speedINT);
		push_loc(&s, r - 1, c);
		push_loc(&s, r + 1, c);
		push_loc(&s, r, c - 1);
		push_loc(&s, r, c + 1);
		if (is_empty(&s)) {
			gotoxy(0, MAZE_SIZE_Y + 4);
			printf("실패\n");
			return 0;
		}
		else
			here = pop(&s);
	}
	printf("성공! ");
	gotoxy(0, MAZE_SIZE_Y + 4);
	return 0;
}

input.txt :

AI_speed(ms)=3
startCount=10000
111111111111111111111111111111111111111111111111111
e00000001000000010100000000000001000000000001000001
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101010101000101000101000001000001010100010101000101
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10000010001000100000000000001000100000100000001000x
111111111111111111111111111111111111111111111111111

결과

input.txt에 쓰여진 대로 프로그램이 잘 돌아간다.

만약 input.txt에 미로 출구 부분인 x를 없애면 더 이상 경로를 탐색할 수 없기 때문에 '실패'를 출력한다.

느낀점 :

미로찾기 프로그램을 작성하는 데에 '스택'이라는 자료구조를 활용해 만들었다. 다른곳에도 스택이 쓰일 수 있는지 궁금해졌다. 또한 프로그램을 만들면서 '더블 버퍼링'이라는 것도 알게 되었다. 삽질한 보람이 있다!

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