[C++]미로 생성기 & 미로 풀이 도구 만들기

안녕하세요 오늘은 C++로 미로 생성기와 미로를 풀 수 있는 풀이도구를 구현해 보겠습니다.

참고로 C++로 완전한 미로 생성기와 풀이를 만드는 것은 상당히 복잡할 수 있으며, 한 번의 응답으로 제공할 수 있는 것보다 더 많은 코드가 필요합니다. 하지만 미로 생성 및 풀이에 대한 개요와 코드 스니펫을 제공하여 시작할 수 있도록 도와드릴 수 있습니다.

미로 생성(재귀적 역추적 사용 Using Recursive Backtracking)
다음은 재귀적 역추적 알고리즘을 사용하는 미로 생성기의 예입니다

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

using namespace std;

const int rows = 10;
const int cols = 10;

enum class Direction { UP, DOWN, LEFT, RIGHT };

struct Cell {
    int row, col;
    bool visited;
    bool walls[4]; // Top, Bottom, Left, Right

    Cell(int r, int c) : row(r), col(c), visited(false) {
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            walls[i] = true;
        }
    }
};

vector<vector<Cell>> grid(rows, vector<Cell>(cols, Cell(0, 0)));
stack<Cell> cellStack;

bool isValid(int row, int col) {
    return row >= 0 && row < rows && col >= 0 && col < cols;
}

Direction getRandomDirection() {
    int dir = rand() % 4;
    return static_cast<Direction>(dir);
}

void removeWall(Cell& current, Direction dir) {
    switch (dir) {
        case Direction::UP:
            current.walls[0] = false;
            break;
        case Direction::DOWN:
            current.walls[1] = false;
            break;
        case Direction::LEFT:
            current.walls[2] = false;
            break;
        case Direction::RIGHT:
            current.walls[3] = false;
            break;
    }
}

void generateMaze(Cell& start) {
    start.visited = true;
    cellStack.push(start);

    while (!cellStack.empty()) {
        Cell current = cellStack.top();
        int currentRow = current.row;
        int currentCol = current.col;

        vector<Direction> neighbors;

        if (isValid(currentRow - 1, currentCol) && !grid[currentRow - 1][currentCol].visited) {
            neighbors.push_back(Direction::UP);
        }
        if (isValid(currentRow + 1, currentCol) && !grid[currentRow + 1][currentCol].visited) {
            neighbors.push_back(Direction::DOWN);
        }
        if (isValid(currentRow, currentCol - 1) && !grid[currentRow][currentCol - 1].visited) {
            neighbors.push_back(Direction::LEFT);
        }
        if (isValid(currentRow, currentCol + 1) && !grid[currentRow][currentCol + 1].visited) {
            neighbors.push_back(Direction::RIGHT);
        }

        if (!neighbors.empty()) {
            Direction nextDir = neighbors[rand() % neighbors.size()];
            removeWall(current, nextDir);

            int nextRow = currentRow;
            int nextCol = currentCol;

            switch (nextDir) {
                case Direction::UP:
                    nextRow--;
                    break;
                case Direction::DOWN:
                    nextRow++;
                    break;
                case Direction::LEFT:
                    nextCol--;
                    break;
                case Direction::RIGHT:
                    nextCol++;
                    break;
            }

            grid[nextRow][nextCol].visited = true;
            cellStack.push(grid[nextRow][nextCol]);
        } else {
            cellStack.pop();
        }
    }
}

void printMaze() {
    for (int i = 0; i < rows; ++i) {
        for (int j = 0; j < cols; ++j) {
            cout << " " << (grid[i][j].walls[1] ? "_" : " ");
        }
        cout << endl;
        for (int j = 0; j < cols; ++j) {
            cout << (grid[i][j].walls[2] ? "|" : " ");
            cout << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    srand(static_cast<unsigned>(time(nullptr)));
    Cell startCell(0, 0);
    generateMaze(startCell);
    printMaze();
    return 0;
}

이 코드는 재귀적 역추적 알고리즘을 사용하여 미로를 생성하고 출력합니다.

미로 풀기(깊이 우선 검색 사용 Using Depth-First Search)
미로를 풀기 위해 깊이 우선 검색(DFS) 알고리즘을 사용할 수 있습니다. 다음은 DFS를 사용하는 간단한 미로 풀이 예제입니다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>

using namespace std;

const int rows = 10;
const int cols = 10;

enum class Direction { UP, DOWN, LEFT, RIGHT };

struct Cell {
    int row, col;
    bool visited;
    bool walls[4]; // Top, Bottom, Left, Right

    Cell(int r, int c) : row(r), col(c), visited(false) {
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            walls[i] = true;
        }
    }
};

vector<vector<Cell>> grid(rows, vector<Cell>(cols, Cell(0, 0)));
stack<Cell> cellStack;

bool isValid(int row, int col) {
    return row >= 0 && row < rows && col >= 0 && col < cols;
}

Direction getRandomDirection() {
    int dir = rand() % 4;
    return static_cast<Direction>(dir);
}

void removeWall(Cell& current, Direction dir) {
    switch (dir) {
        case Direction::UP:
            current.walls[0] = false;
            break;
        case Direction::DOWN:
            current.walls[1] = false;
            break;
        case Direction::LEFT:
            current.walls[2] = false;
            break;
        case Direction::RIGHT:
            current.walls[3] = false;
            break;
    }
}

void generateMaze(Cell& start) {
    // (The same maze generation code as provided in the previous example)
    // ...
}

bool solveMaze(Cell& start, Cell& end) {
    // DFS maze solving algorithm
    // ...
}

void printMaze() {
    // (The same maze printing code as provided in the previous example)
    // ...
}

int main() {
    srand(static_cast<unsigned>(time(nullptr)));
    Cell startCell(0, 0);
    Cell endCell(rows - 1, cols - 1);
    generateMaze(startCell);

    if (solveMaze(startCell, endCell)) {
        cout << "Maze solved!" << endl;
        printMaze();
    } else {
        cout << "No solution found." << endl;
    }

    return 0;
}

이 코드는 먼저 이전 예제와 같이 재귀적 역추적 알고리즘을 사용하여 미로를 생성합니다. 그런 다음 깊이 우선 검색(DFS)을 사용하여 미로를 풀려고 시도합니다.

제공된 예제는 C++에서 미로를 생성하고 풀기 위한 기본 예제 입니다. 완전한 미로 생성 및 풀이 구현은 더 복잡할 수 있으며 경로 및 역추적(paths and backtracking)을 처리하기 위한 추가 데이터 구조와 알고리즘이 필요할 수 있습니다. 

 

결과

1. 미로 생성

미로 생성 코드를 실행하면 다음과 같은 출력이 표시됩니다:

미로를 나타내는 그리드가 벽과 경로와 함께 표시됩니다.
벽은 가로 벽의 경우 밑줄(_)로, 세로 벽의 경우 세로 막대(|)로 표시됩니다.
5x5 미로의 출력 예시(설명용으로 단순화됨)

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2. 미로 풀기
미로를 생성한 후 프로그램은 깊이 우선 검색(DFS) 또는 사용자가 선택한 다른 알고리즘을 사용하여 미로를 풀려고 시도합니다. 미로 풀기 출력은 해답을 찾았는지 여부에 따라 달라집니다.

미로를 탈출하면 "Maze solved!"라는 메시지가 표시되고 함께 경로를 출력합니다.
풀린 5x5 미로의 출력 예시(설명을 위해 단순화됨)

Maze solved!
 S _ _ _ _
|X X X X X|
|_ _ _ _ X|
|X X X X X|
|X X X X X|
|_ _ _ _ E|

이 예에서 'S'는 시작점, 'E'는 끝점, 'X'는 미로를 풀기 위해 이동한 경로를 나타냅니다.

 

탈출에 실패하면 "No solution found." 가 출력됩니다.

 

실제 출력은 생성된 특정 미로와 풀이에 사용된 알고리즘에 따라 달라질 수 있습니다. 무작위  미로 생성  특성상 프로그램을 실행할 때마다 출력결과가 달라집니다.