(cache)sudoku-cpp-practice/sui-raylib/src/main.cpp at main · wikinder/sudoku-cpp-practice · GitHub

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 * Sudoku GUI (C++17 + raylib)
 * -----------------------------------------------------
 * ・マウスでマスをクリック → セル選択
 * ・数字キー / テンキー → 入力
 * ・0 / Del / Backspace → そのマスを空にする
 *
 * 追加機能：
 *  - Hキー：間違っているマスを赤で教えてくれるヒント
 *  - Nキー：新しい問題を生成
 *  - Sキー：解答を全部埋める（答え表示）
 *
 * 学べること：
 *  - 数独ロジック（バックトラック、盤生成、解の一意性チェック）
 *  - raylib を使ったシンプルな2D GUI
 *  - 入力処理（マウス / キーボード）
 *  - 状態管理（GameState 構造体）
 *******************************************************/

#include "raylib.h"   // 2D描画・ウィンドウ・入力処理などのライブラリ

#include <array>      // std::array（固定長配列）
#include <vector>     // std::vector（可変長配列）
#include <random>     // std::mt19937 など乱数関連
#include <chrono>     // 時刻を乱数シードに使う
#include <algorithm>  // std::shuffle など
#include <stdexcept>  // std::runtime_error などの例外

/********************************************************
 * Board 型（9x9の数独盤）
 * ------------------------------------------------------
 *  - 9行 × 9列 の int 配列
 *  - 0   → 空
 *  - 1〜9 → 数字
 ********************************************************/
using Board = std::array<std::array<int, 9>, 9>;

/*******************************************************
 * ここから数独ロジック（CLI版でも共通で使えるコア部分）
 *******************************************************/

/********************************************************
 * IsValid()
 * ------------------------------------------------------
 *  指定した位置 (row, col) に num を置けるか判定する。
 *
 *  チェック内容：
 *   1. 同じ行に num がないか
 *   2. 同じ列に num がないか
 *   3. 同じ 3x3 ブロック内に num がないか
 *
 *  どれかに引っかかったら false（置けない）
 *  全部OKなら true（置いてよい）
 ********************************************************/
bool IsValid(const Board &board, int row, int col, int num) {
    // ---------- 1. 行チェック ----------
    for (int c = 0; c < 9; ++c) {
        if (board[row][c] == num) {
            return false;
        }
    }

    // ---------- 2. 列チェック ----------
    for (int r = 0; r < 9; ++r) {
        if (board[r][col] == num) {
            return false;
        }
    }

    // ---------- 3. 3×3 ブロックチェック ----------
    // (row, col) が属するブロックの左上の座標を求める。
    int box_r = (row / 3) * 3;
    int box_c = (col / 3) * 3;

    // ブロック内は 3行×3列
    for (int r = 0; r < 3; ++r) {
        for (int c = 0; c < 3; ++c) {
            if (board[box_r + r][box_c + c] == num) {
                return false;
            }
        }
    }

    return true;
}

/********************************************************
 * FindEmpty()
 * ------------------------------------------------------
 *  盤面の中から「まだ数字が入っていないマス（=0）」を探す。
 *
 *  見つかったら：
 *   - row, col に座標を入れて true
 *  見つからなかったら：
 *   - false（＝盤面が全て埋まっている → 完成状態）
 ********************************************************/
bool FindEmpty(const Board &board, int &row, int &col) {
    for (row = 0; row < 9; ++row) {
        for (col = 0; col < 9; ++col) {
            if (board[row][col] == 0) {
                // 最初に見つけた空マス
                return true;
            }
        }
    }
    // 1つも 0 がない → 完成
    return false;
}

/********************************************************
 * Solve()
 * ------------------------------------------------------
 *  再帰的バックトラックによるソルバー。
 *
 *  手順：
 *   1. 空きマスを 1 つ探す（FindEmpty）
 *   2. 見つからない → 完成 → true
 *   3. 1〜9 を順に試す
 *   4. IsValid でOKなら仮置き → 再帰呼び出し
 *   5. その先で true が返ればそのまま true
 *   6. ダメだったら戻して（0にして）次の数字を試す
 *   7. 全部ダメなら false
 ********************************************************/
bool Solve(Board &board) {
    int row, col;

    // まだ空いているマス（0のマス）を探す
    if (!FindEmpty(board, row, col)) {
        // 空きマスが無い → 全て埋まっている → 解けている
        return true;
    }

    // 見つかった (row, col) に 1〜9 を順番に試す
    for (int num = 1; num <= 9; ++num) {
        if (IsValid(board, row, col, num)) {
            // ルール上OKなので、いったん num を置いてみる
            board[row][col] = num;

            // 残りのマスも解けるか、再帰的に Solve() に任せる
            if (Solve(board)) {
                // どこかの深さで true（完成）が返されたら、
                // ずっと true を返していく。
                return true;
            }

            // ここまで来る＝この num では解けなかった → 戻す
            board[row][col] = 0;
        }
    }

    // 1〜9 どれを試してもうまくいかなかった → 失敗
    return false;
}

/********************************************************
 * SolveCount()
 * ------------------------------------------------------
 *  解の数を数える関数。
 *
 *  目的：
 *   - パズル生成時に「解が1通りだけか？」をチェックするため
 *
 *  特徴：
 *   - count が limit（通常 2）に到達したら打ち切り
 *     → 「2個見つかった時点で『複数解あり』が確定」
 ********************************************************/
void SolveCount(Board &board, int &count, int limit = 2) {
    // すでに十分な数を見つけていたら、それ以上探索しない
    if (count >= limit) return;

    int row, col;
    if (!FindEmpty(board, row, col)) {
        // 空きマスが無い → 解を１つ発見
        ++count;
        return;
    }

    // 1〜9 を試して解の数を数える
    for (int num = 1; num <= 9; ++num) {
        if (IsValid(board, row, col, num)) {
            board[row][col] = num;
            SolveCount(board, count, limit);
            board[row][col] = 0;

            if (count >= limit) return;
        }
    }
}

/********************************************************
 * Rng()
 * ------------------------------------------------------
 *  乱数生成器 std::mt19937 を 1 回だけ作って使い回す。
 *  シード（初期値）には「現在時刻からの経過時間」を使う。
 ********************************************************/
std::mt19937 &Rng() {
    static std::mt19937 mt(
        static_cast<unsigned int>(
            std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch().count()
        )
    );
    return mt;
}

/********************************************************
 * FillBoard()
 * ------------------------------------------------------
 *  完成済みの 9x9 数独盤をランダムに生成する。
 *
 *  やっていることは Solve() に近いが、
 *   - 数字を 1〜9 順ではなくランダム順で試す
 *  ことで、毎回違う完成盤ができるようにしている。
 ********************************************************/
bool FillBoard(Board &board) {
    int row, col;
    if (!FindEmpty(board, row, col)) {
        // 空きマス無し → 完成
        return true;
    }

    // 1〜9 をベクターに詰める
    std::vector<int> nums(9);
    for (int i = 0; i < 9; ++i) nums[i] = i + 1;

    // 数字の順番をランダムに並び替え
    std::shuffle(nums.begin(), nums.end(), Rng());

    // ランダム順で数字を試す
    for (int num : nums) {
        if (IsValid(board, row, col, num)) {
            board[row][col] = num;
            if (FillBoard(board)) {
                // 先まで含めて完成できた → true
                return true;
            }
            // ダメだった → 戻す
            board[row][col] = 0;
        }
    }
    // どの数字もダメだった → 失敗
    return false;
}

/********************************************************
 * GeneratePuzzle()
 * ------------------------------------------------------
 *  実際にユーザーに出す「問題の盤面」を生成する。
 *
 *  手順のイメージ：
 *   1. まず完成盤（フルの答え）を1つ作る（FillBoard）
 *   2. そこからマスを消していく（0 を入れる）
 *   3. 消すたびに「解の数が1つだけか」をチェックする
 *      - 解の数を SolveCount() で数える（limit = 2）
 *      - 解が2つ以上になったら「戻して」そのマスは消さない
 ********************************************************/
Board GeneratePuzzle(int removeAttempts = 50) {
    Board board{};

    // まずは全部 0 で初期化
    for (auto &row : board) {
        row.fill(0);
    }

    // 完成盤を生成
    if (!FillBoard(board)) {
        throw std::runtime_error("Failed to generate full board");
    }

    // puzzle に完成盤をコピーし、こちらからマスを消していく
    Board puzzle = board;

    // 81マスを 0〜80 の 1次元インデックスで表現
    std::vector<int> cells(81);
    for (int i = 0; i < 81; ++i) {
        cells[i] = i;
    }

    // マスを消す順番をランダムにする
    std::shuffle(cells.begin(), cells.end(), Rng());

    int attempts = removeAttempts; // 「戻した回数」を制御するためのパラメータ

    for (int idx : cells) {
        if (attempts <= 0) {
            // もう調整したくない → ここで終了
            break;
        }

        int r = idx / 9;
        int c = idx % 9;

        if (puzzle[r][c] == 0) {
            // すでに空ならスキップ
                Color cellColor = RAYWHITE;

                // 選択中のマスなら、少し薄い青でハイライト
                if (r == selectedRow && c == selectedCol) {
                    cellColor = Color{220, 240, 255, 255};
                }

                // セル背景を塗る
                DrawRectangle(x, y, cellSize, cellSize, cellColor);

                // ---- 数字の描画 ----
                int value = state.current[r][c];
                if (value != 0) {
                    // 1文字の数字を文字列として用意（"1" 〜 "9"）
                    char buf[2] = { static_cast<char>('0' + value), '\0' };
                    int fontSize = 32;

                    int textW = MeasureText(buf, fontSize);
                    int textX = x + (cellSize - textW) / 2;
                    int textY = y + (cellSize - fontSize) / 2 + 4;

                    // デフォルトの色：
                    //   初期配置（fixed=true）   → 黒
                    //   プレイヤーが入れた数字 → 青
                    Color numColor = state.fixed[r][c] ? BLACK : BLUE;

                    // ヒントで「間違っている」と判定されたマスは赤に上書き
                    if (state.invalid[r][c]) {
                        numColor = RED;
                    }

                    // 数字を描画
                    DrawText(buf, textX, textY, fontSize, numColor);
                }
            }
        }

        // ---------- グリッド線（マスの枠線）描画 ----------
        for (int i = 0; i <= 9; ++i) {
            int x = gridX + i * cellSize;
            int y = gridY + i * cellSize;

            // 3マスごとの区切り（0,3,6,9）は太線扱いで黒、
            // それ以外（1,2,4,5,7,8）は薄いグレー。
            Color lineColor = (i % 3 == 0) ? BLACK : LIGHTGRAY;

            // 縦線
            DrawLine(x, gridY, x, gridY + gridSizePx, lineColor);
            // 横線
            DrawLine(gridX, y, gridX + gridSizePx, y, lineColor);
        }

        // ---------- クリアメッセージ ----------
        if (state.solved) {
            const char *msg = "Solved!";
            int msgFontSize = 30;
            int msgWidth = MeasureText(msg, msgFontSize);

            DrawText(
                msg,
                screenWidth / 2 - msgWidth / 2,
                gridY + gridSizePx + 20,
                msgFontSize,
                DARKGREEN
            );
        }

        EndDrawing();  // 描画終了 → 画面に反映
    }

    // ウィンドウを閉じて終了
    CloseWindow();
    return 0;
}