14-4-나.자료 구조

프로그램을 작성하는 첫 단계는 이 프로그램이 사용할 자료 구조를 설계하는 것이다. 표현하고자 하는 정보를 가장 효율적으로 저장하고 관리할 수 있는 자료 구조를 선택해야 알고리즘이 간단해지고 구조가 튼튼해진다. 반면 자료 구조를 잘못 선택하면 알고리즘이 복잡해지고 구조가 지저분해져서 오류가 많아지고 확장하기도 어려워진다. 소스를 분석하는 첫 단계는 프로그램 전반에 걸쳐 영향력을 행사하는 전역변수를 분석하는 것이며 전역변수가 적을수록 분석하기 쉽다.

짝찾기 게임의 게임판은 숫자들이 숨어 있는 여러 개의 칸으로 구성되는데 각 칸에 어떤 숫자가 숨겨져 있는지를 저장해야 한다. 또한 각 칸은 찾았거나 아직 못찾았거나 아니면 찾기 위해 임시로 열렸거나 셋 중 하나의 상태를 가진다. 숫자와 상태 두 가지 정보를 한꺼번에 표현해야 하므로 칸 하나는 다음 구조체로 표현할 수 있다.

enum Status { HIDDEN, FLIP, TEMPFLIP };

struct tag_Cell

{

int Num;

Status St;

};

tag_Cell arCell[4][4];

Status 열거형은 칸의 상태를 나타내는데 가능한 값이 숨김(HIDDEN), 열림(FLIP), 잠시 열림(TEMPFLIP) 셋 밖에 없으므로 열거형을 사용하는 것이 좋다. tag_Cell 구조체는 칸에 숨겨진 번호 Num과 현재 상태 St를 멤버로 가진다. 이런 칸이 4*4, 전부 16개 있으므로 게임판 전체의 상태를 기억하려면 2차원 구조체 배열로 충분하다. tag_Cell 구조체 2차 배열 arCell이 이 게임의 핵심 자료 구조이다.

arCell 배열의 1차 첨자는 게임판의 X좌표이고 2차 첨자가 게임판의 Y좌표이다. 사람이 글을 읽을 때 한 줄을 다 읽고 다음 행을 읽는 습관이 있으므로 Y 좌표가 더 앞쪽에 오는 것이 일반적이지만 arCell의 첨자 구조는 거꾸로 설계했다. 특별한 이유는 없고 gotoxy 함수가 x좌표를 먼저 요구하기 때문에 이 순서에 맞춘 것인데 이 배열을 디버거로 들여다 보면 옆으로 누운 모양으로 보일 것이다. 이런 첨자의 의미는 개발자가 임의로 선택할 수 있되 한 번 정한 의미를 중간에 바꾸기는 어려우므로 잘 생각해서 정해야 하며 첨자의 의미를 잘 숙지해야 한다.

이 구조체 배열로부터 게임판의 모든 정보를 다 조사할 수 있는데 제일 첫칸의 숫자를 알고 싶으면 arCell[0][0].Num을 읽으면 되고 첫 줄 오른쪽 끝의 현재 상태를 알고 싶으면 arCell[3][0].St를 읽으면 된다. 이 구조체는 게임이 진행되는동안 계속 상태를 유지해야 하고 모든 함수가 자유롭게 읽을 수 있어야 하므로 전역으로 선언되었다.

두 개의 도우미 함수 GetRemain과 GetTempFlip은 arCell 배열로부터 게임 운영에 필요한 정보를 조사한다. GetRemain은 아직 찾지 못한 칸의 개수를 조사하는데 배열 전체를 순회하며 St가 FLIP이 아닌 칸의 개수를 리턴한다. 이 정보는 화면에 남은 개수 출력에 사용되고 게임 끝 점검에도 사용되는데 이 함수가 0을 리턴하면 모든 칸의 상태가 FLIP이 되었다는 뜻이다.

GetTempFlip 함수는 임시로 뒤집어진 칸의 번호를 조사한다. arCell의 St 멤버는 각 칸의 상태를 기억하므로 이 정보를 읽으면 임의의 칸 상태를 알 수 있지만 반대로 특정한 상태에 있는 칸의 번호는 이 배열로부터 곧바로 읽을 수 없으며 배열 전체를 순회해 봐야 한다. GetTempFlip은 St가 TEMPFLIP인 칸의 번호를 조사하되 이런 상태에 있는 칸은 게임 운영중에는 하나만 존재할 수 있다. 그래서 배열을 순회하면서 최초로 TEMPFLIP 상태를 가지는 번호를 리턴한다. 만약 배열 전체를 순회해도 TEMPFLIP 상태의 칸이 발견되지 않으면 *tx에 -1을 대입하는데 이는 임시로 열린칸이 없다는 뜻이다. 두 개의 값을 리턴해야 하므로 참조 호출을 사용했다.

게임판을 초기화하는 InitGame 함수는 먼저 memset으로 arCell 배열을 모두 0으로 초기화하는데 이 초기화에 의해 모든 칸의 Num은 일단 0이 되며 St는 첫 번째 열거 상수인 HIDDEN이 된다. 곧이어 루프를 돌며 arCell 배열의 Num 멤버에 같은 숫자를 두 개씩 마구잡이로 배치하여 숨긴다. 게임 시작 직후의 arCell 배열은 다음과 같이 초기화될 것이다.

게임 진행 중에 사용자가 2와 5의 짝을 찾았다면 Num이 2와 5인 요소의 St 멤버가 FLIP으로 바뀐다. 모든 요소의 St멤버가 FLIP이 되면 숨겨진 모든 숫자를 다 찾은 것이므로 게임이 끝난다. 나머지 전역변수들의 의미는 비교적 간단하다.

int nx,ny;

int count;

nx, ny는 커서의 현재 위치값을 가지며 최초 (0,0)으로 초기화되어 왼쪽 위의 칸을 가리킨다. 커서 이동키를 누를 때마다 nx, ny를 변경하여 상하좌우로 이동한다. 이 좌표값은 화면상의 좌표가 아니라 arCell 배열상의 좌표라는 점을 주의하도록 하자. 전역변수의 의미는 처음부터 명확하게 정의해야 하며 애매한 상태로 남겨 두어서는 안된다. 분석할 때도 의미를 빨리 파악해야 하는데 nx, ny가 화면 좌표라고 잘못 생각하면 논리가 이상하게 꼬이게 된다.

count는 단어 뜻 그대로 시도 회수이며 공백키를 눌러 칸을 한 번 뒤집어 볼 때 때마다 증가한다. 이 값이 작을수록 최소한의 시도로 모든 짝을 다 찾은 것이므로 게임을 잘 하는 것이다. DrawScreen 함수에서 현재 count값을 화면으로 출력한다.

게임이 간단하기 때문에 자료 구조도 무척 간단하다. 전역변수들이 어떤 정보를 기억하는지와 이 정보를 관리하는 방식을 이해하면 프로그램의 논리를 신속하게 이해할 수 있을 것이다. 자료 구조만 제대로 이해해도 프로그램의 절반을 이해한 것이다. 간단한 게임을 위한 자료 구조 설계의 예를 보였는데 여기서 작성한 자료 구조가 반드시 최적의 설계인 것은 아니다. 자료 구조는 고정된 것이 아니기 때문에 동일한 프로그램을 작성하더라도 조금씩 다르게 설계할 수 있다.

예를 들어 arCell 구조체의 Num 멤버에 기억되는 값의 범위가 고작 1~8까지인 작은 정수에 불과하며 음수값이 기억되지도 않는다. 그래서 굳이 4바이트나 되는 int형을 써서 메모리를 낭비할 필요없이 short나 char형으로 선언할 수도 있다. 그러나 이런 작은 프로그램에서는 이 정도 용량 차이가 별 의미가 없고 속도차도 없기 때문에 그냥 무난한 int형을 쓰는 것이다.