🃏 カードゲーム - 解答と解説

課題3-1の要件

トランプの基本的な処理を実装
カードの生成とシャッフル
手札の管理
得点計算

1. プログラムの実装 (card_game.c)

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

// トランプのスート（マーク）を定義
typedef enum {
    SPADES,
    HEARTS,
    DIAMONDS,
    CLUBS,
    SUIT_MAX
} Suit;

// カード構造体
typedef struct {
    Suit suit;       // スート
    int number;     // 数字（1-13）
    int is_dealt;   // 配布済みフラグ
} Card;

// 手札構造体
typedef struct {
    Card* cards;     // カードの配列
    int num_cards;  // 手札の枚数
} Hand;

// デッキ構造体
typedef struct {
    Card cards[52];  // 52枚のカード
    int top;        // 次に引くカードの位置
} Deck;

// 関数のプロトタイプ宣言
void initializeDeck(Deck* deck);
void shuffleDeck(Deck* deck);
Card drawCard(Deck* deck);
void displayCard(const Card* card);
const char* getSuitName(Suit suit);
void initializeHand(Hand* hand);
void addCardToHand(Hand* hand, Card card);
void displayHand(const Hand* hand);
int calculateScore(const Hand* hand);
void freeHand(Hand* hand);

int main() {
    system("chcp 65001");  // 日本語表示対応
    srand((unsigned int)time(NULL));

    Deck deck;
    Hand player_hand;
    
    // デッキの初期化とシャッフル
    initializeDeck(&deck);
    shuffleDeck(&deck);
    
    // 手札の初期化
    initializeHand(&player_hand);
    
    // 5枚のカードを配る
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        Card card = drawCard(&deck);
        addCardToHand(&player_hand, card);
    }
    
    // 手札の表示
    printf("あなたの手札:\n");
    displayHand(&player_hand);
    
    // 得点計算と表示
    int score = calculateScore(&player_hand);
    printf("\n得点: %d\n", score);
    
    // メモリの解放
    freeHand(&player_hand);
    
    return 0;
}

void initializeDeck(Deck* deck) {
    int index = 0;
    for (int suit = 0; suit < SUIT_MAX; suit++) {
        for (int number = 1; number <= 13; number++) {
            deck->cards[index].suit = suit;
            deck->cards[index].number = number;
            deck->cards[index].is_dealt = 0;
            index++;
        }
    }
    deck->top = 0;
}

void shuffleDeck(Deck* deck) {
    for (int i = 51; i > 0; i--) {
        int j = rand() % (i + 1);
        Card temp = deck->cards[i];
        deck->cards[i] = deck->cards[j];
        deck->cards[j] = temp;
    }
}

Card drawCard(Deck* deck) {
    Card card = deck->cards[deck->top];
    deck->cards[deck->top].is_dealt = 1;
    deck->top++;
    return card;
}

const char* getSuitName(Suit suit) {
    switch (suit) {
        case SPADES: return "♠";
        case HEARTS: return "♥";
        case DIAMONDS: return "♦";
        case CLUBS: return "♣";
        default: return "?";
    }
}

void displayCard(const Card* card) {
    const char* number_str;
    switch (card->number) {
        case 1: number_str = "A"; break;
        case 11: number_str = "J"; break;
        case 12: number_str = "Q"; break;
        case 13: number_str = "K"; break;
        default:
            printf("%d", card->number);
            number_str = "";
    }
    printf("%s%s ", getSuitName(card->suit), number_str);
}

void initializeHand(Hand* hand) {
    hand->cards = NULL;
    hand->num_cards = 0;
}

void addCardToHand(Hand* hand, Card card) {
    hand->num_cards++;
    hand->cards = (Card*)realloc(hand->cards, sizeof(Card) * hand->num_cards);
    hand->cards[hand->num_cards - 1] = card;
}

void displayHand(const Hand* hand) {
    for (int i = 0; i < hand->num_cards; i++) {
        displayCard(&hand->cards[i]);
    }
    printf("\n");
}

int calculateScore(const Hand* hand) {
    int score = 0;
    for (int i = 0; i < hand->num_cards; i++) {
        if (hand->cards[i].number > 10) score += 10;
        else score += hand->cards[i].number;
    }
    return score;
}

void freeHand(Hand* hand) {
    if (hand->cards != NULL) {
        free(hand->cards);
        hand->cards = NULL;
    }
    hand->num_cards = 0;
}
        

2. プログラムの解説

2.1 データ構造

Suit（列挙型）
- カードのスート（マーク）を表現
- SPADES, HEARTS, DIAMONDS, CLUBSの4種類
Card（構造体）
- suit: カードのスート
- number: カードの数字（1-13）
- is_dealt: 配布済みフラグ
Hand（構造体）
- cards: カードの動的配列
- num_cards: 手札の枚数
Deck（構造体）
- cards: 52枚のカード配列
- top: 次に引くカードの位置

2.2 主要な関数（続き）

表示機能
- displayCard(): カードの表示
- getSuitName(): スート記号の取得
- displayHand(): 手札全体の表示
スコア計算
- calculateScore(): 手札の得点計算

3. メモリ管理のポイント

3.1 動的メモリ割り当て

手札の管理
- カードを追加するたびにrealloc()でメモリを再割り当て
- 不要になった時点でfree()でメモリを解放
- NULLチェックによる安全性確保
メモリリーク防止
- 全てのメモリ確保に対応する解放処理
- エラー時の適切なメモリ解放

4. 改良のポイント

4.1 基本的な改良案

ゲームルールの追加
- ブラックジャックルールの実装
- ポーカーの役判定
- 複数プレイヤーの対応
表示の改善
- カードのアスキーアート表示
- 色付きの表示（ハートとダイヤは赤色など）
- UIの改善
エラー処理の強化
- メモリ確保失敗時の対応
- 不正な入力値のチェック
- デッキ枚数超過のチェック

4.2 発展的な機能追加

ゲームの拡張
- セーブ＆ロード機能
- 複数のゲームモード
- 対戦履歴の記録
AI対戦
- 基本的な戦略の実装
- 難易度設定
- 学習型AIの導入
ネットワーク対戦
- マルチプレイヤー対応
- オンラインランキング
- チャット機能

5. よくある問題と解決策

5.1 メモリ関連の問題

メモリリーク
- 手札の解放忘れ
- 部分的な解放漏れ
- エラー時の解放忘れ
不正なメモリアクセス
- 配列の範囲外アクセス
- 解放済みメモリの使用
- 未初期化メモリの参照

5.2 ロジックの問題

カード管理の問題
- 重複したカードの配布
- 無効なカード値の生成
- デッキ枚数の不一致
スコア計算の問題
- 特殊カード（A,J,Q,K）の扱い
- 役の判定ミス
- 計算式の誤り

6. テストのポイント

6.1 テストケース

デッキ操作のテスト
- 初期化時の52枚確認
- シャッフル後の枚数確認
- カードの重複チェック
手札操作のテスト
- 追加・削除の動作確認
- メモリ管理の確認
- 上限値のテスト
スコア計算のテスト
- 通常のケース
- 境界値のテスト
- 特殊カードの処理