🎮 게임 개발자용 그래프 알고리즘

1. 그래프 기초 개념

  • 그래프는 정점(노드)과 간선(연결)으로 이루어진 자료구조입니다.
  • 정점은 게임 내 위치, 오브젝트, 캐릭터 등을 의미하고, 간선은 이들의 관계나 이동 경로를 나타냅니다.
  • 그래프 표현법으로는 인접 행렬과 인접 리스트가 대표적이며, 인접 리스트는 메모리 효율이 좋아 게임에서 자주 쓰입니다.

2. 이중 포인터(T**)의 역할과 중요성

  • 이중 포인터는 포인터를 가리키는 포인터입니다.
  • C/C++에서 함수 내에서 포인터 변수 자체(주소값)를 변경해야 할 때 사용합니다.
  • 예를 들어, 연결 리스트의 시작 노드를 바꾸는 함수에서 이중 포인터를 사용하면, 함수 밖에서도 리스트의 시작점이 변경됩니다.
  • 게임 그래프 구현 시, 각 정점의 연결 리스트 헤드를 이중 포인터로 받아서 새 노드를 추가하거나 삭제할 때 유용합니다.

3. 주요 그래프 알고리즘 및 게임 내 활용

3-1. DFS (Depth-First Search, 깊이 우선 탐색)

  • 한 노드에서 시작해 가능한 깊이까지 탐색 후 백트래킹하는 방식
  • 게임에서 미로 탈출, 숨겨진 영역 탐색, 퍼즐 풀이에 활용됨
  • 재귀 구조로 구현해 직관적이며 특정 경로나 조건 검사에 강점

3-2. BFS (Breadth-First Search, 너비 우선 탐색)

  • 시작점과 가까운 노드부터 단계별로 탐색
  • 게임에서 최단 경로 찾기, 적 탐색, 범위 공격 시뮬레이션에 활용
  • 큐 자료구조를 사용해 구현하며, 최단 경로를 구하는 데 적합

3-3. 다익스트라 알고리즘

  • 가중치가 있는 그래프에서 한 정점부터 다른 모든 정점까지 최단 경로 계산
  • 게임 AI의 경로 탐색, 타워 디펜스 경로 계산, 오픈월드 네비게이션에 널리 쓰임
  • A* 알고리즘의 기본이 되는 최단 경로 알고리즘

3-4. 유니온 파인드 (Disjoint Set)

  • 여러 노드를 집합 단위로 묶고, 두 노드가 같은 집합에 속하는지 빠르게 판별
  • 게임에서 맵 영역 병합, 네트워크 연결 상태 점검, 그룹화 등에 사용
  • MST 알고리즘 구현에도 필수적인 자료구조

3-5. MST (최소 신장 트리)

  • 모든 정점을 최소 비용으로 연결하는 간선 집합을 찾는 알고리즘
  • 게임에서는 랜덤 던전 생성이나 지역 연결 최소화 등에 활용
  • 크루스칼, 프림 알고리즘 등이 대표적

4. 요약

알고리즘 핵심 기능 게임 내 주요 활용
DFS 깊게 탐색, 경로 추적 미로, 퍼즐, 숨겨진 경로 찾기
BFS 단계별 탐색, 최단 경로 적 탐색, 범위 공격, 최단 경로 탐색
다익스트라 가중치 그래프 최단 경로 AI 경로 탐색, 네비게이션
유니온 파인드 집합 병합 및 연결 여부 판별 영역 병합, 서버 네트워크 연결 확인
MST 최소 비용 연결망 구성 랜덤 맵 생성, 지역 연결 최소화
  • 이중 포인터는 포인터 자체를 함수 내에서 변경할 때 꼭 필요하며, 게임 그래프 구현에서 연결 리스트 헤드를 바꾸는 데 핵심적인 역할을 합니다.