TIL - 11

Chu_uhC·2023년 10월 17일

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📄 23.10.16✍ String, Array 그리고 푸른 수염의 GC

✨ 악명 높은 String의 구조와 Array를 기반으로한 자료 구조 그리고 이것들이 왜 GC와 관련되어 문제가 되는 것인지 알아보자

🔨String은 초기화가 된 이후에 변경 할 수 없는 클래스(불변 클래스)이다.

string txt = "WOW";
txt += "XOX";
// string = char[], char는 2byte이다.
// 그러면 string에서 총 사용한 byte는 6? 12? 18?

📌 정답이 18인 이유는 "WOW"에서 6byte를 사용하고, "WOWXOX"라는
12byte 크기의 string을 다시 만들어야한다.

📌 남겨진 데이터는 HEAP영역이있는 참조형 데이터이기에 언젠가는 GC에 의해 회수된다.

📌 문제를 조금이라도 방지하는 방법이 문자열 보간과 StringBuilder이다.

🔨 List,Queue, Stack도 결국은 Array이다.

// 실제 List 스크립트에서 들고온 코드
public class List<T> : IList<T>, IList, IReadOnlyList<T>
{
    internal T[] _items; // List가 자료를 보관하는 곳
    
	public List(int capacity)
	{
        _items = new T[capacity];
	}
}

📌 Add, Remove가 편한 이유는 이미 스스로 리사이즈하는 함수가 포함되어 있다.
그 말인즉슨 사용하기 편할 뿐이지 삽입 삭제를 할 때 배열과 마찬가지로 O(n)로
실행되고 있었던 것이다. 💀🥛👍

📌 그럼 List도 capacity가 부족해지면 새로운 List가 만들어지고 남겨진 List는
GC에게 회수 당할 날만 남게 된다.

📌 이 문제를 방지하는 방법은 capacity를 생성시 알맞게 정해주는 것!

📌 LinkedList는 Array를 사용하지 않고 다음 노드(데이터)를 가르키는 형식이기에
버려지는 데이터가 없지만 삽입과 제거가 O(1)인 대신 접근이 O(n)이다.
그래서 잘 쓰이지는 않는다고 한다.

결국 GC에게 찍혀 회수당하면 가비지가 남고 성능에는 안 좋은 영향이 가는 것이다.
이런 문제들을 회피하는 방법은 Object Pooling,StringBuilder, etc. 느낌으로
아껴쓰고 나눠쓰고 바꿔쓰고 다시쓰는 방법으로 최대한 방지할 수 있다.

🎉 한 장 요약

📄 23.10.17✍ 확률을 만드는 방법 - 1

✨ 복권 당첨 확률은 되거나 안되거나 반반이다.
오지선다 문제를 찍고 채점할 때 맞거나 틀리거나 반반이 아닌 20% 확률로 맞추게 되고 복권처럼 1등과 2등의 확률이 다른 경우도 많다. 그런 다양한 확률을 구현해보도록 하자.

🔨 결과마다 동일한 확률

Case 1.
Random.Range(0,5);
// 0부터 4까지 동일한 확률로 등장

🔨 가중치를 보정한 확률

Case 2.
float[] randomTable = new float[] { 0.1f, 0.2f, 0.4f, 0.8f, 1.6f };
// 확률 테이블
float total = 0; 
float target = random.Length - 1; // Random.value가 1일 경우에 대한 예외 처리
    
foreach (float per in random)
{
	total += per; // 테이블의 총합
}
    
float randomPoint = Random.value * total;
// Random.value : 0~1f까지의 값, 0~100%
// randomPoint : 테이블 총합의 퍼센트값

// 0번부터 순차적으로 확인
for (int i = 0; i < random.Length; i++)
{
	if (randomPoint < random[i])
	{
		target = i;
		break;
	}
	else
	{
		randomPoint -= random[i];
	}
}

📌 Random.value가 1이 나왔을 때를 생각하며 어딘가에는 예외 처리를 해줘야한다.

📌 가중치이기때문에 절대값이 아닌 상대값이다. 0.1f = 10%가 아니다.
반대로 1.0f를 맞춰서 사용한다면 스위치문 대신으로도 사용할 수 있다.

🔨 베지어 곡선에 의한 확률

Case 3.
public AnimationCurve randomCurve;
// 감사합니다. 정말 감사합니다...
// 다행히도 Unity에서는 인스펙터에서 직접 수정할 수 있고 프리셋 기능도 제공해준다!

randomCurve.Evaluate(Random.value);

📌 확률 분포 곡선이 아니라 역누적 확률 곡선에 더 가깝다라고 한다 🤔

📌 randomCurve.Evaluate(value)는 1. X값으로 접근하여 2. Y값을 리턴받는다.
예를 들어, value = 0.5f 일경우 0.15f에 가깝게 리턴받는다.

🎉 한 장 요약

📄 23.10.18✍ 확률을 만드는 방법 - 2

✨ 간단한 응용 예시들을 만들어보자.

🔨 카드 섞기

void Shuffle<T>(List<T> deck)
{
    for (int i = 0; i < deck.Count; i++)
    {
        T temp = deck[i];
        int randomIndex = Random.Range(0, deck.Count);
        deck[i] = deck[randomIndex];
        deck[randomIndex] = temp;
    }
}

📌 무언가 특별한 알고리즘은 아니고 모든 원소에 기회를 주는 것 뿐이다.
시각화하는 과정이 더 복잡했다는 게 깔깔 포인트 🤣

🔨 제비뽑기

// count : 원소, winner : 당첨
void Lots(int count, int winner)
{
    bool[] list = new bool[count]; // 원소 리스트의 선언과 초기화
    int winCount = winner; // 당첨 되었을 경우를 체크할 변수
	
    for (int i = 0; i < list.Length; i++)
    {
        float per = (float)winCount / (list.Length-i); // #1

        if (Random.value <= per)
        {
            winCount--;
            list[i] = true;

            if (winCount == 0)
                break;
        }
    }
}

📌 #1 : 남은 당첨 / 남은 원소 (ex. 1/5 : 20% 1/4 : 25% ... 1/1 : 100%)
이렇게 하지 않으면 당첨자가 발생하지 않는 경우도 생길 수 있다.

🔨 원 위에서의 랜덤한 위치

public void circle()
{
	Vector2 pos = Random.insideUnitCircle;
    // 지름이 1인 원의 랜덤한 위치 값을 반환하는 함수
}

// insideUnitCircle의 내부를 볼 수 없기에 상상도
public static Vector2 insideUnitCircle()
{
    float slope = float.MaxValue;
    float x = 0;
    float y = 0;
    float radius = 2;
    float squareRadius = radius * radius;

    while (slope > squareRadius)
    {
        x = Random.Range(-radius, radius);
        y = Random.Range(-radius, radius);

        slope = (x * x) + (y * y);
    }

    return new Vector2(x, y);
}

📌 $x^2 *y^2 = radius^2$ : 원의 방정식
$x^2 *y^2 < radius^2$ : 원 안에 있는 점,
$x^2 *y^2 > radius^2$ : 원 밖에 있는 점

📌 Random에는 원 이외에도 다양한 도형에 관한 함수를 제공하고 있다.

게임에서의 확률은 어떻게 사용하냐에 따라 불쾌함과 즐거움으로 나눠질 수 있다.
결과를 강요하기만 한다면 플레이어는 불쾌함을 느낄 것이며 결과에 관여할 수 있다면 같은 상황에서도 또 다른 즐거움을 얻을 수 있을 것이다.

🎉 한 장 요약

📄 23.10.19✍ 카메라와 컬링

✨ 카메라(Camere) : 유니티의 월드에서 장면을 캡처하여 플레이어에게 보여주는 장치이다.
탑뷰에서는 위에서 아래로, FPS의 경우 플레이어의 캐릭터에 설정하는 방식을 사용한다.
✨ 컬링(Culling) : 사전적 의미로는 고르기, 선택이다. 유니티에서는 카메라에 보이는 객체들을 렌더링 여부를 컬링할 수 있다.

유니티의 오브젝트는 4가지 공간을 지나고 난 뒤 우리에게 보이게 된다.

이름	설명
1. Model Space	모델의 로컬 좌표
2. World Space	월드 공간에서의 모델 좌표 (씬뷰)
3. View Space	카메라를 기준으로 3D 좌표, 이 글에서 주로 다루게 될 공간
4. Clip Space	스크린으로 볼 수 있게 랜더링

이중에서 View Space에서 하는 역할에 대해서 알아 볼 것인데...
그중에서 그나마 쉬운 개념인 컬링에 대해서 알아보자!

🔨 Frustum Culling : 카메라의 시야 밖에 있는 오브젝트는 그리지 않는다.