파이썬으로 수도쿠 퍼즐을 풀어보세요!

테이블 목차

1. 소개
2. 파이썬의 인기
3. 파이썬과 데이터 과학
4. 파이썬으로 수도쿠 풀기
5. 수도쿠 게임의 규칙
6. 재귀 알고리즘과 백트래킹
7. 수도쿠 풀이 프로젝트 시작하기
8. 가능성 검사 함수
9. 솔루션 함수
10. 프로그램 실행 및 다른 가능한 솔루션 찾기
11. 마무리

파이썬으로 수도쿠 풀기 🎮

지난 순간은 다양한 분야에 접목되는 파이썬의 인기를 알아보았습니다. 이제는 파이썬을 활용하여 수도쿠 퍼즐을 풀어보는 프로젝트를 시작해보겠습니다.

수도쿠 게임의 규칙 🧩

수도쿠는 9x9 칸의 격자로 이루어진 퍼즐입니다. 이 게임의 목표는 각 행, 열, 그리고 3x3 크기의 서브 그리드에 1부터 9까지의 숫자를 중복 없이 채워 넣는 것입니다. 퍼즐 세터는 이미 일부 칸을 미리 채워 놓아서, 유일한 해결 방법을 가지는 퍼즐을 제공합니다.

수도쿠의 규칙을 자세히 알아보겠습니다. 9x9의 격자는 9개의 행과 9개의 열로 이루어져 있으며, 각 칸에는 1부터 9까지의 숫자 중 하나를 채워 넣어야 합니다. 한 행에는 1부터 9까지의 숫자가 하나씩 들어가야 하며, 한 열에도 마찬가지로 1부터 9까지의 숫자가 중복되지 않고 들어가야 합니다. 또한, 3x3 크기의 서브 그리드 안에도 1부터 9까지의 숫자가 중복 없이 들어가야 합니다. 예를 들어, 3x3 서브 그리드 중 첫 번째 그리드에 숫자 9가 들어간다면, 해당 숫자는 같은 행, 같은 열, 같은 서브 그리드 안에서는 더 이상 사용될 수 없습니다.

이렇게 수도쿠 게임의 규칙을 이해하셨다면, 이제 뒤로 물러나서 재귀 알고리즘과 백트래킹에 대해 알아보도록 하겠습니다.

재귀 알고리즘과 백트래킹 🔄

재귀 알고리즘은 문제를 작은 문제로 나누어 해결하는 문제 해결 기법입니다. 프로그래밍에서 재귀는 함수가 자기 자신을 반복적으로 호출함으로써 문제를 해결하는 방식을 의미합니다.

우리의 수도쿠 풀이 프로젝트에서도 재귀 알고리즘을 활용합니다. 재귀적으로 함수를 호출하여 문제를 분할하고 각각의 작은 문제에 대한 해답을 구한 후 이를 결합하여 최종적인 해답을 찾아냅니다.

또한, 백트래킹 기법도 활용되는데, 이는 해를 찾기 위해 후보군을 탐색하다가, 그 후보군이 해가 될 수 없다고 판단되면 되돌아가서 다른 후보군을 탐색하는 것을 말합니다. 수도쿠 풀이에서는 가능한 후보 값을 채워 넣다가, 잘못된 값을 판단하면 이전 단계로 되돌아가서 다른 값을 시도하는 것입니다.

이제 재귀 알고리즘과 백트래킹에 대한 이해를 바탕으로 수도쿠 풀이 프로젝트를 시작해보겠습니다. 수도쿠 퍼즐을 파이썬 코드로 구현하려면 먼저 프로젝트 폴더를 생성하고, 필요한 패키지를 임포트해야 합니다.

수도쿠 풀이 프로젝트 시작하기 ✨

먼저, 새로운 폴더를 생성하여 수도쿠 풀이 프로젝트를 시작해보겠습니다. 이 폴더의 이름은 "Sudoku Solver"로 지정합니다. 그리고 해당 폴더에서 명령 프롬프트를 실행합니다. 명령 프롬프트를 열었다면, Visual Studio Code와 같은 편집기를 실행시켜줍니다.

Visual Studio Code를 실행하면 "Sudoku.py"라는 이름의 새로운 파일을 생성합니다. 이 파일에 수도쿠 풀이를 위한 파이썬 코드를 작성하겠습니다. 이제 표준 출력을 사용하여 "Hello, World!"를 출력해보도록 하겠습니다. 코드를 작성한 후 저장합니다.

이제 포커스를 주목해주세요. 파이썬에서는 넘파이(Numpy) 라이브러리를 활용하여 퍼즐 그리드를 구현할 수 있습니다. 이 라이브러리는 다양한 배열 연산 기능을 제공하여 파이썬을 좀 더 효율적으로 사용할 수 있게 도와주는 역할을 합니다.

넘파이 라이브러리를 사용하기 위해 import numpy as np라고 작성합니다. 이제 우리의 수도쿠 퍼즐을 구현하기 위해 Sudoku_puzzle이라는 변수를 만들어줍니다. 이는 9x9의 수도쿠 퍼즐 그리드를 나타냅니다.

Sudoku_puzzle에는 우리가 퍼즐에 대입하고자 하는 숫자들을 입력하면 됩니다. 하지만 빈 공간은 0으로 표시하도록 합니다. 아래는 우리가 작성한 코드입니다.

이제 우리의 수도쿠 퍼즐에 숫자를 입력하는 코드를 작성해보았습니다. 위 코드를 사용하여 우리의 퍼즐을 출력해보세요. 실행 결과는 9x9 행렬로 나타나게 됩니다. 각 빈 공간은 0으로 표시되어 있을 것입니다.

다음으로는 가능성을 검사하기 위한 함수를 만들어보겠습니다. 이 함수는 세 가지 테스트를 수행하여 특정 셀에 숫자 n을 입력할 수 있는지 확인합니다.

먼저, 가능성을 검사하는 함수 possibility(row, column, number)을 만들겠습니다. 이 함수는 세 가지 인자를 받습니다. 첫 번째는 row(행), 두 번째는 column(열), 세 번째는 number(넣고자 하는 숫자)입니다.

이 함수에서는 세 가지 테스트를 수행합니다. 먼저, 주어진 행에 숫자 n이 이미 있는지 확인합니다. 만약 있다면 False를 리턴하고, 없다면 True를 리턴합니다. 마찬가지로 주어진 열에도 같은 테스트를 수행하고 결과를 리턴합니다. 마지막으로, 3x3 크기의 서브 그리드에서도 동일한 테스트를 수행하여 결과를 리턴합니다.

잘못된 값을 판단할 경우 그 이전 단계로 되돌아가서 다른 값을 대입합니다. 이렇게 가능성을 검사하는 함수는 재귀 알고리즘과 백트래킹을 사용하여 Sudoku를 해결하는 핵심적인 역할을 합니다.

이제 어떻게 가능성을 검사하는 함수를 만들었는지 이해하셨다면, 이제 솔루션 함수를 만들 차례입니다. 이 함수는 재귀 알고리즘을 통해 문제를 점점 작은 단위로 나누어 해결하고, 최종적인 솔루션을 찾아냅니다.

이제 솔루션 함수를 만들어보도록 하겠습니다. 앞에서 만든 가능성을 검사하는 함수를 불러와서 솔루션 함수에 활용합니다. 이제 솔루션 함수를 호출하여 수도쿠 퍼즐을 해결해보세요. print() 함수를 사용하여 퍼즐을 출력할 수 있습니다.

여기까지 이해하셨다면 수도쿠 풀이 프로젝트를 끝낼 수 있습니다. 수도쿠 푸는 방식은 무수히 많지만 우리가 다루는 방법은 재귀적으로 백트래킹을 수행하여 가능한 솔루션을 찾는 것입니다.

프로그램을 실행해보고 퍼즐을 해결해보세요. 만약 다른 가능한 솔루션이 있을 경우, 추가로 입력하면 해당 솔루션도 출력됩니다. 그러나 더 이상 가능한 솔루션이 없는 경우 프로그램은 종료됩니다.