プログラミングＣ
第１０回 演習問題

演習問題４（座標や属性を表す構造体）

チェス盤上に、1 から n までの番号が割り振られた n 匹のアリがいるとする。 チェス盤には横に w 個、縦に h 個のマスがあり、左上隅を白として、白黒のマス目が交互に 並んでいる。以下、左上隅のマスを (x, y) = (1, 1) とし、右に向かって x が増加、 下に向かって y が増加すると考える。

初期状態では、どのアリも盤上のいずれかのマスの中にいて、右または下を向いており、 一マスの中に複数のアリは居なかったものとする。 （図の例だと、チェス盤のサイズが横 5、縦 4 であり、3 匹のアリが (4,1), (1,4), (5,3) にいる。）
時間が1ステップ進むごとに、すべてのアリはその向いている方向に1マス移動する。 移動先がチェス盤の外に出たら、アリは姿を消すとする。
盤上で2匹のアリが同じマスに入った時、アリは以下のような行動をとる。

• 2匹のアリがいるマスの色が白なら、右を向いていたアリは下向きに、 下を向いていたアリは右向きに方向を変える。
• 2匹のアリがいるマスの色が黒なら、アリの向きは変わらない。

チェス盤のサイズと初期状態のアリの位置・方向の情報がファイル（ファイル名は コマンドライン引数で指定）から与えられた時、時間とともにアリがどう動くかをシミュレーション して、何ステップ目にどのアリが盤の外に出るか表示するプログラムを作成しなさい。 なお、入力ファイルには、1 行目に横のマス目の数 w、縦のマス目の数 h、アリの数 n が書かれており、2 行目から n+1 行目に各アリの横方向の位置 x、縦方向の位置 y、 アリの向き（右なら 'R'、下なら 'D'）が与えられている。

なおプログラムでは、下記のリスト１のように、アリの情報を保持しておくための構造体として AntPos型を定義して使用する。 アリの数の上限は決まっていないので、ファイルに書かれたアリの数に合わせて動的にメモリを 確保して情報を格納すること。使用する変数はリストに示した物で十分なはずだが、 追加しても構わない。

(提出ファイル名: prog04.c)

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

typedef struct {
  int x;        /* アリの位置（横） */
  int y;        /* アリの位置（縦） */
  char dr;      /* 'R':右向き  'D':下向き */
  int in;       /* 1:アリは盤上にいる 0:既に盤外に出ている */
}AntPos;

int main(int argc, char *argv[])
{
  int w, h, n;  /* 幅、高さ、初期状態でのアリの数 */
  int t=0;      /* 時間ステップのカウンタ */
  int i, j, num;
  AntPos *ant;
  FILE *ifile;

  if (argc < 2) {
    printf( "error: input file name is required!\n");
    exit(1);
  }
  /* ファイルオープン */

  /* ファイルの1行目から盤の幅w、高さh、アリの数nを読み込む */

  /* アリの情報を収めておく構造体配列を動的に確保 */

  /* ファイルから各アリの位置と向きを読み込む。なお、文字型を読む時は
     " %c"のように%c手前にスペースを入れると、R/D手前のスペースを読み飛ばせる。
     読み込めたら、確認のため読んだ情報を一度出力しておこう */

  /* 1ステップごとのループ。盤上にいるアリの数が0になったら終了 */
    /* 時間の更新、アリの座標の更新、アリが盤の外に出たかどうかのチェックと表示、
       2匹のアリが同じマスにいるかどうかのチェックと（必要なら）向きの更新 */
    .....

  return 0;
}

% ./a.out Antdata1.txt
2 1 D
1 2 R
2 2 R
Step 2: Ant No.3 has gone out to (4,2).     ←2ステップでアリNo.3が盤の外へ
Step 3: Ant No.1 has gone out to (4,2).     ←3ステップでアリNo.1が盤の外へ
Step 3: Ant No.2 has gone out to (2,4).     ←アリNo.2も同時に盤の外へ
% ./a.out Antdata2.txt
3 1 D
2 2 R
1 3 R
Step 4: Ant No.2 has gone out to (6,2).
Step 4: Ant No.3 has gone out to (3,5).
Step 5: Ant No.1 has gone out to (6,3).
% ./a.out Antdata3.txt
4 1 D
1 4 R
5 3 D
Step 2: Ant No.3 has gone out to (5,5).
Step 4: Ant No.2 has gone out to (4,5).
Step 5: Ant No.1 has gone out to (6,4).
%

演習問題５（ソースコード・リーディング）

今まで、皆さんは演習問題では1つの課題につき、長くても100行を越える程度のプログラムを書いてきました。 こうした100行くらいのプログラムでは、大体作る関数も多くて3～4個であり、何か一つの機能のみを扱うというようなものでした。

実際のソフトウエア製作現場では、100行程度でプログラムが終わることはありません。システムを1つ組み上げるのには、1万行、3万行、10万行とかかるものがあります。みなさんが普段使っているUnixというOSも一つのプログラムですが、そのOSはドライバー等を含めない純粋なシステム部分で10万行、ドライバーを含めると100万行を超えると言われています。

今回の演習では、今までの100行程度のサイズからワンサイズ大きい、500行を超えるプログラムを見てみましょう。

プログラム/home/course/prog1/public_html/2024/ex/ex10/consoletetris.htm は、コンソール上で動くテトリスのプログラムです。 テトリスは皆さんご存知かと思いますが、4つのブロックがくっついた7パターンのブロックの塊が、20x12のサイズのフィールドにランダムに1個ずつ落ちてきて、1行ぴったり埋め尽くすと行のブロックが消える『落ちモノパズル』の代表格ともいえるゲームです。

このプログラムをまずはコンパイルして実行してみてください。

なお、このプログラムには、ハンドアウトには無いものを利用して作っている int kbhit() と言う関数が含まれています。これについては、ブラックボックスとして扱ってもらってよいです。 kbhit() 関数は、キーボードが押されたか押されていないかの判定を行う関数で、押された場合は 1 が、押されていない場合は 0 が常に返るものです。

各関数の仕様は次の通り。

課題

1. 各関数の所に、『何を引数として渡すか』、『引数の意味は何か』、『戻り値は何を意味するか』を必ず書く
2. 関数内の個々の処理について、特に forループは何をするために回しているのかを明確に書いてください。
3. 外部変数に代入する等の時には、その代入しているものの意味を明確に書いてください。

演習問題６（新しいゲームの製作）

演習問題５のテトリスを骨組みとして、自分のアイディアを付与した新しいゲームを製作してください。
この時、インクルード宣言、定義、グローバル変数および関数のプロトタイプ宣言は、ヘッダファイルとして分離してください。

また prog05.h の上部に、どこに新しい要素を入れたのかを、コメントとして明確に記してください。
(提出ファイル名: prog06.c, prog06.h)

例

• ペントリス (Pentris: 5ブロックの結合・計18個の片面型ペントミノを用いたテトリス）
  
• ボンブリス（Bombris: テトリスの特定のブロックを爆弾として、行が揃うとある一定の範囲を消し飛ばす）
  
• コンジョリス（Konjoris: 通常縦20x幅12のを無駄に増やし、行を揃わせるのを大変にする）
  
• 上原テトリス（Uehara Tetris: ニコニコ動画等で有名な嫌がらせテトリス）　etc...