14-3-나.벽돌의 모양 정의

이 게임의 주인공은 7개의 벽돌들인데 이 벽돌들의 모양이 어떻게 정의되어 있는지 분석해 보자. 컴퓨터에서는 모든 것들이 숫자이기 때문에 각 벽돌에도 숫자를 붙여야 하며 벽돌의 모양도 숫자로 표현한다. 7개의 벽돌은 다음과 같은 모양을 가지며 번호가 부여되어 있다.

게임중에 생성되는 벽돌들은 어차피 난수로 선택되므로 순서는 별 의미가 없다. 각 벽돌당 최대 4방향으로 회전 가능하므로 각 회전 방향별로 4개의 모양을 정의해야 하며 각각의 모양은 또 4개의 새끼 벽돌로 구성된다. 4개의 좌표가 모여 하나의 모양을 구성하고 4개의 모양이 모여야 하나의 벽돌이 정의되며 이런 벽돌이 7개 있다. 그래서 다음과 같은 3차원 구조체 배열로 전체 벽돌의 모양을 정의한다.

struct Point {

int x,y;

};

Point Shape[][4][4]={

....

};

좌표를 정의하는 Point 구조체 타입을 먼저 정의한 후 이런 구조체의 3차원 배열 Shape를 정의한 것이다. Shape 배열의 각 첨자는 다음과 같은 의미를 가진다.

첫 번째 첨자가 벽돌의 번호, 두 번째 첨자가 회전 번호이며 각 모양별로 4개의 새끼 벽돌 좌표를 가지는데 세 번째 첨자가 이 좌표들의 일련 번호이다. 최종 배열 요소는 Point 구조체이며 이 구조체의 멤버 (x, y)는 새끼 벽돌의 좌표값이다. 5번 벽돌의 2번 회전 모양에 대한 좌표들을 얻고 싶으면 Shape[5][2][0] ~ Shape[5][2][3]까지의 좌표를 읽어 조립해 보면 된다.

Shape 배열은 아주 많은 숫자들로 구성되어 있는데 이 숫자들이 어떤 의미를 가지는지 살펴보자. 다음은 2번 벽돌의 모양을 정의하는 초기값이다.

{ {0,0,-1,0,0,-1,1,-1}, {0,0,0,1,-1,0,-1,-1}, {0,0,-1,0,0,-1,1,-1}, {0,0,0,1,-1,0,-1,-1} },

4개의 부분 배열로 구성되는데 각 부분 배열은 회전 모양 하나를 정의한다. 0번 회전 모양인 첫 번째 부분 배열 {0,0,-1,0,0,-1,1,-1}은 두 개의 숫자끼리 한 쌍을 이루어 4개의 Point 구조체를 초기화한다. 두 개씩 괄호로 묶어 {{0,0},{-1,0},{0,-1},{1,-1}} 요렇게 표현하면 더 읽기 쉬워지겠지만 표기하기가 너무 번거로와 중간의 괄호들은 생략했다. 첫 번째 좌표 (0,0)이 이 모양의 기준점이며 회전할 때의 중심점이 된다. 나머지 세 좌표는 기준점으로부터의 상대적 거리 좌표이다.

각 좌표를 순회하면서 기준점 주변에 타일을 출력하면 하나의 벽돌 모양이 만들어진다. 2번째 부분 배열 {0,0,0,1,-1,0,-1,-1}은 0번 모양이 반시계 방향으로 90도 회전했을 때의 모양을 정의한다. 부분 배열을 구성하는 4개의 좌표를 전개해 보면 다음과 같은 벽돌 모양이 만들어진다.

회전 모양 개수는 각 벽돌별로 다른데 2번 벽돌은 2가지 모양밖에 없다. 그래서 0, 1번 회전 모양이 2, 3번과 같으며 2, 3번 모양을 정의하는 값은 0, 1번과 동일하게 되어 있다. 0번, 3번 벽돌도 2가지 회전 모양을 가지며 4, 5, 6번 벽돌은 각 회전 모양이 모두 다르다.

1번 벽돌은 회전시켜 봐야 그 모양이 그 모양이므로 한 가지 모양만 정의하면 된다. 그래서 Shape[1][0] ~ Shape[1][3]까지의 부분 배열은 모두 같은 초기값들을 반복적으로 써 주었다. Shape 배열에 들어 있는 좌표값들로부터 벽돌의 모양을 직접 그려 보면 이 구조체 배열의 초기값을 이해할 수 있을 것이다. 이런 모양을 만들 때는 모눈 종이에 원하는 도형을 그려 놓고 기준점을 잡은 후 나머지 벽돌의 상대적 좌표를 나열해 주면 된다.

벽돌을 화면에 그리거나 벽돌의 주변을 검사하는 함수는 모두 Shape 배열을 순회하면서 각 새끼 벽돌의 좌표값을 참조한다. 실제로 이 정보를 참조하여 벽돌을 그리는 PrintBrick 함수를 분석해 보자. 이 함수는 전역변수 brick, rot가 지정하는 벽돌 모양을 현재 위치 nx, ny에 출력하거나 지운다.

void PrintBrick(BOOL Show)

{

int i;

for (i=0;i<4;i++) {

gotoxy(BX+(Shape[brick][rot][i].x+nx)*2,BY+Shape[brick][rot][i].y+ny);

puts(arTile[Show ? BRICK:EMPTY]);

}

}

gotoxy 함수 호출문에서 Shape 배열 참조식을 빼 버리면 gotoxy(BX+nx*2,BY+ny);가 되는데 이 좌표는 nx, ny의 화면상 좌표이며 Shape 배열의 기준점 (0,0)이 이 좌표에 오게 된다. 0~4까지 루프를 돌면서 새끼 벽돌의 상대적 좌표로 이동하면서 타일을 반복적으로 출력하면 벽돌이 화면에 그려지며 공백 타일을 출력하면 벽돌이 지워진다. 3차원 배열 참조문이 좀 길어서 복잡해 보이지만 알고 보면 무척 간단한 문장이다.

벽돌 주변에 무엇이 있는지를 조사하는 GetAround 함수도 비슷한 구조를 가진다. 단, 이 함수는 이동중인 벽돌의 주변 정보를 조사해야 하므로 전역변수를 참조하지 않고 조사할 벽돌의 정보를 인수로 전달받는다.

int GetAround(int x,int y,int b,int r)

{

int i,k=EMPTY;

for (i=0;i<4;i++) {

k=max(k,board[x+Shape[b][r][i].x][y+Shape[b][r][i].y]);

}

return k;

}

k는 최초 EMPTY로 초기화되고 벽돌이 있는 좌표를 순회하면서 최대값을 조사하는데 EMPTY보다는 BRICK을, BRICK보다는 WALL을 더 큰 값으로 평가한다. 만약 이 위치에 아무 것도 없다면 EMPTY가 리턴될 것이고 벽돌과 충돌했으면 BRICK이 리턴되고 벽과 충돌되었다면 WALL이 리턴될 것이다. 이 함수가 조사하는 주변값은 벽돌의 이동 가능 여부, 게임의 계속 여부 등을 판단하는 중요한 기준이 된다.

이 예제는 벽돌의 모양을 정의하기 위해 3차원의 좌표 구조체를 사용했는데 직관적으로 쉽게 분석되지 않는 다소 어려운 구조이다. 이 외에도 벽돌의 모양을 정의하는 다양한 방법을 생각해 볼 수 있다. 어떤 방법들이 가능한지 생각해 보고 각각의 장단점을 비교해 보자.

① Shape 배열의 요소인 Point 구조체는 좌표값 하나를 기억하는데 상대좌표는 -2~2 사이의 좁은 범위에 있으므로 x, y를 int형으로 정의하는 것은 낭비가 심하다. 현재 Shape 구조체의 총 크기는 896바이트이며 x, y를 short로 선언하면 448 바이트가 되어 절반으로 줄어들고 char로 바꾸면 224바이트가 된다. 좀 더 메모리를 절약하고 싶다면 Shape를 아예 char의 3차 배열로 만들고 각 요소의 상, 하위 4비트에 x, y좌표를 저장할 수도 있는데 이 경우 Shape는 또 절반이 되어 112바이트가 될 것이다. 메모리 절약 효과는 분명히 있지만 이런 작은 게임에서는 굳이 그럴 필요가 없어 일반적인 정수형인 int형을 그냥 사용했다.

② Shape 배열의 두 번째 첨자 크기가 4로 정의되어 있는데 회전 모양이 2가지나 1가지 밖에 없는 벽돌은 기억 장소를 낭비하는 경향이 있다. 같은 모양을 가지는 벽돌에 대해 동일한 초기값을 반복하는 대신 벽돌별로 회전 모양수를 따로 정의하고 꼭 필요한 만큼만 모양을 정의하는 방법을 생각해 볼 수 있으며 실제로 이 예제의 첫 버전을 그렇게 만들었었다. 그러나 Shape 배열이 어차피 직사각형 배열이기 때문에 초기값을 생략해도 메모리 절약 효과는 없는 셈이며 코드만 복잡해져서 반복되는 값을 계속 써 주는 것이 더 좋다.

③ 각 모양의 기준점인 첫 번째 좌표는 항상 (0,0)이다. 이 좌표는 모든 모양에 공통적으로 존재하므로 초기값에서 제외하고 코드에서 (0,0)을 따로 처리할 수도 있다. 그러나 이렇게 되면 PrintBrick, GetAround에서 루프 하나로 새끼 벽돌을 순회할 수 없고 기준점에 대해 별도의 코드를 작성해야 하므로 오히려 더 번거로와진다. 즉, 데이터는 작아지는 대신 코드의 부담이 늘어나게 되는데 벽돌의 개수가 아주 많다면 몰라도 이 정도 수준에서는 현재의 방법이 더 좋다.

④ 기준점으로부터의 상대좌표를 지정하는 방식 대신 일정한 크기의 비트맵을 정의하고 이 비트맵을 화면에 출력할 수도 있다. 이 방법은 모양을 디자인하고 수정하기에는 편리하지만 자료의 양이 많은 것이 단점이고 x,y 각 방향에 대해 이중 루프로 비트맵을 순회해야 하므로 코드도 조금 더 복잡해진다. 일반적으로 가장 많이 채택하는 방법이기는 하지만 이 예제는 상대 좌표 방식을 사용했다.

⑤ 각 벽돌별로 회전 모양 4가지를 배열에 미리 정의해 놓았는데 한가지 모양만 정의하고 실행중에 나머지 회전 모양을 계산해서 만들 수도 있다. 기준점은 그대로 두고 나머지 좌표는 반시계 방향으로 이동시키기만 하면 된다. 이렇게 하면 벽돌 모양을 정의하는 데이터가 작아지고 새로운 벽돌을 추가히기 쉬워지지만 코드는 훨씬 더 큰 부담을 지게 된다.

보다시피 벽돌의 모양을 정의하는 이런 간단한 문제도 여러 가지 해결책이 있다는 것을 알 수 있다. 개발자는 이런 다양한 방법 중 작성하는 프로그램에 가장 적합한 알고리즘을 선택해야 한다. 내가 선택한 방법은 처음 배열을 작성하는 수고를 하더라도 가급적이면 코드의 부담을 줄이는 쪽이다.