RLEANA

1. 문제

1.1 문제 상황

ANA의 홍보부장 하은이는 효율적인 이미지 관리를 위해 새로운 포맷 ana(ANIGMA Native Artwork)를 만들었다. 다음 표는 ana 포맷의 섹션 별 크기, 자료형과 설명을 보여준다.

섹션	크기	자료형	설명
Signature	$4$ Bytes	`uint32_t`	매직 넘버: `0x414E4100` ("ANA\0")
Width	$2$ Bytes	`int16_t`	이미지 너비 (픽셀)
Height	$2$ Bytes	`int16_t`	이미지 높이 (픽셀)
Data Stream	$4\times N$ Bytes	`uint8_t`	RLE Chunk (N, R, G, B)의 시퀀스

Signature은 Big Endian으로 ANA\0와 같다.
Width와 Height는 Little Endian이다. Width와 Height의 곱은 이미지의 총 픽셀 수를 나타낸다. 이미지의 크기가 매우 커지는 것을 방지하기 위해 각각 최대 $32767$ 픽셀로, 또 $Width\times Height$ 는 최대 $3,400,000$ 픽셀(약 10MB)로 제한한다.
Data Stream은 이미지 전체 픽셀을 순서대로 저장한 RLE(Run-Length Encoding) 방식의 압축된 RLE Chunk 바이트 시퀀스이다. 각 RLE Chunk는 4바이트로 구성된다. 다음 표는 RLE Chunk의 필드 별 크기, 자료형과 설명을 보여준다.

필드	크기	자료형	설명
N	$1$ Byte	`uint8_t`	반복 횟수 (이 청크가 나타내는 픽셀 수)
R	$1$ Byte	`uint8_t`	Red 값 (0–255)
G	$1$ Byte	`uint8_t`	Green 값 (0–255)
B	$1$ Byte	`uint8_t`	Blue 값 (0–255)

RLE Chunk (N, R, G, B)의 의미는 다음과 같다.

RGB 색상 (R, G, B)인 픽셀을 N개 연속으로 출력한다.
(예시) 03 FF 00 00 → (FF 00 00) 픽셀 3개.

Data Stream의 범위는 다음과 같은 제약 조건을 가진다.

RLE Chunk는 $Width\times Height$ 만큼의 픽셀이 재구성될 때까지 지속된다.
총 픽셀 수를 넘어서 주어지는 데이터는 무시된다.

하은이는 ana 파일을 입력받아서 BMP 파일로 변환하는 프로그램을 작성했다. 이 프로그램은 먼저 ana 파일을 디코딩하여 RGB 픽셀 스트림을 얻은 후, 이를 BMP 형식으로 변환한다.
그러나, 이 프로그램에는 결함이 있어 사용을 못하고 있다. 여러분은 하은이를 위해 프로그램의 결함을 해결해주자.

1.2 입력

ana 포맷의 파일이 입력으로 주어진다.

1.3 출력

BMP 파일의 바이트 시퀀스를 표준 출력으로 출력한다.

1.4 입력 예시

sample.ana

1.5 출력 예시

BMZ6($

      ���������������

sample.bmp

2. 평가 테스크

제공된 코드에는 실행 중 오류 또는 논리적 결함이 내장되어 있다.

Task1 결함 유발 입력값 찾기 (Bug Hunting)

제공된 코드의 결함으로 인해 비정상적인 동작을 유발하는 입력을 찾아 제출해야 한다.

Task2 결함 코드 수정하기 (Patch)

Task1에서 발견하거나 추정한 결함을 해결하기 위해 제공된 코드 파일을 수정해야 한다.
목표는 제한 범위 내 모든 입력에 대해 정확한 값을 계산하여 출력하도록 수정해야 한다.
※ ANABuilder.py는 별도로 제공되는 코드로, Task2 편집거리 계산에 포함되지 않는다.

3. 참고

3.1 디자인 패턴

프로그램은 전략(Strategy) 패턴을 사용하여 다양한 출력 포맷으로의 변환을 유연하게 교체할 수 있도록 설계되어 있다.

main.cpp: 실행 진입점 및 출력 담당
ImageData.h: Width, Height, RGB 채널 데이터를 포함하는 이미지 데이터 구조 정의
ANADecoder.h/cpp: RLE 압축 해제 로직을 구현한 디코더
ImageReader.cpp: 파일 헤더 파싱 및 RGB 채널 데이터 분리 담당
IWriterStrategy.h: 다양한 출력 포맷 변환을 위한 공통 인터페이스 정의
BMPWriterStrategy.h/cpp: BMP 형식으로 이미지 데이터를 변환하는 구체적인 전략 클래스

3.2 테스트 ana 파일 생성

테스트용 ana 파일 생성을 위한 방법으로는 대표적으로 2가지가 있다.

바이너리 편집 도구(예시, HxD)를 사용한다. 이 때, Big Endian, Little Endian 혼용에 주의한다.
ANABuilder.py는 ana 파일 생성을 돕기 위해 제공되는 구현체로, 문제 해결을 위한 분석은 불필요하다.
빌더(Builder) 패턴을 통해 테스트용 바이너리 파일 생성 과정을 단계적으로 처리한다.
제공된 파일은 sample.ana 를 생성하는 코드이다.

3.3 Writer Strategy

BMPWriterStrategy 클래스는 IWriterStrategy 인터페이스를 구현하여 ImageData를 BMP 형식으로 변환하는 기능을 제공한다.
전략 패턴을 통해 다양한 출력 포맷(PNG, JPEG 등)을 쉽게 확장할 수 있으며, 이를 통해 디코딩된 이미지를 시각적으로 확인할 수 있다.
또한, 이는 출력을 돕기 위한 구현체로 문제 해결을 위한 분석은 불필요하다.
만약 BMPWriterStrategy 코드에 결함이 있다고 판단될 경우, 수정하여도 무방하다.
다음은 make run을 응용하여 BMP 파일을 생성하는 예시이다.

make run file=sample.ana > sample.bmp

3.4 첨부 파일 설명

아래는 제공된 sample.ana 파일을 HxD를 통해 구조화한 이미지이다.

아래는 제공된 sample.ana 파일을 BMP 파일로 변환한 sample.bmp 이다.