一手戻すはどう実装されているか：状態を積む考え方

履歴は状態を積んだ山です

一手戻すの一番素朴な作り方は、手を打つ直前の状態を保存しておくことです。三目並べなら、打つ前の九マスの配列を一つ保存します。もう一手打つ前にも保存します。保存したものを重ねたものが、戻すための山です。

戻す操作は、山の一番上を取り出して、それを現在の盤面にするだけです。山は後入れ先出しなので、直前の状態から順に過去へさかのぼれます。「何手前まで戻れるか」は、山に何個入っているかで決まります。

この考え方には、見落としやすい前提があります。山に入れるのは「手」ではなく「状態」です。手は「ここに置いた」という出来事で、状態は「置いたあとの盤面全体」です。何を入れるかで実装の難しさが変わります。これは後半で比べます。

山が二つ必要な理由

戻す山だけでも、一手戻すは作れます。しかし「やり直す」を付けたとたん、戻した瞬間の盤面をどこかに退避する必要が出てきます。退避先がもう一つの山です。

動きを整理すると、次の三つです。

• 新しい手を打つとき、現在の状態を戻す山に積み、新しい状態を現在にします。やり直す山は空にします。
• 戻すとき、現在の状態をやり直す山に積み、戻す山の一番上を現在にします。
• やり直すとき、現在の状態を戻す山に積み、やり直す山の一番上を現在にします。

「新しい手でやり直す山を空にする」という規則が、冒頭の「別の手を打つとやり直せなくなる」挙動の正体です。戻したあとで別の手を打つと、時間の流れが枝分かれします。取り消した側の未来は、もう現在の続きではありません。そこで、やり直す山を空にして矛盾を防ぎます。

テキストエディタの取り消しとやり直しも、多くが同じ考え方です。一手戻すを作れる人は、やり直すも少しの追加で作れます。

最小の実装を動かして確かめる

次のコードは、外部ライブラリなしで動く最小構成です。ブラウザの開発者ツールのコンソールか、Node.jsに貼り付けて実行できます。

function createHistory(initial) {
  let present = initial;
  const undoStack = [];
  const redoStack = [];
  return {
    get state() { return present; },
    push(next) {
      undoStack.push(present);
      present = next;
      redoStack.length = 0; // 新しい手で未来を捨てる
    },
    undo() {
      if (undoStack.length === 0) return false;
      redoStack.push(present);
      present = undoStack.pop();
      return true;
    },
    redo() {
      if (redoStack.length === 0) return false;
      undoStack.push(present);
      present = redoStack.pop();
      return true;
    },
  };
}

const h = createHistory({ board: [0, 0, 0] });
function put(index, value) {
  const board = h.state.board.slice(); // 配列をコピーする
  board[index] = value;
  h.push({ board });
}

put(0, 1);
put(1, 2);
h.undo();
console.log(h.state.board); // 期待: [1, 0, 0]
h.redo();
console.log(h.state.board); // 期待: [1, 2, 0]
h.undo();
put(2, 3);                  // 戻した後の新しい手
console.log(h.redo());      // 期待: false
console.log(h.state.board); // 期待: [1, 0, 3]

コメントの「期待」は、手でたどった場合の値です。実際に動かして、表示が一致するか確かめてください。一致しなければ、どの行で山の中身がずれたかを、undoStack と redoStack を console.log で出して追うと原因が見つかります。

この形で特に起こりやすい誤りは、次の三つです。

• 配列やオブジェクトをコピーせずに積む：put の中の slice() を外してみてください。山の中のすべての状態が同じ配列を指すため、戻しても盤面が変わらなくなります。参照が共有されることが原因です。
• やり直す山を空にし忘れる：redoStack.length = 0 を消すと、別の手を打ったあとに、無関係な過去の未来へ飛べてしまいます。盤面として矛盾した状態になります。
• 山が無限に伸びる：長く遊べるゲームでは、山の個数に上限を決めるかどうかの判断が必要です。上限を超えたら一番古い状態を捨てるのが一般的です。

何を積むか：丸ごとか、手だけか

山に入れるものは、大きく二通りあります。

• スナップショット、積むもの：手の前後の盤面全体、戻す方法：保存した盤面に置き換える、向く場面：盤面が小さい、実装を単純にしたい
• 差分（手の記録）、積むもの：「何がどう変わったか」、戻す方法：逆の操作を適用する、向く場面：盤面が大きい、状態が重い

スナップショットは、先のコードの方式です。オセロなら、盤面の石の配置と手番を丸ごと保存します。一手で複数の石が返るため、「どの石が返ったか」を逆算する必要がなく、置き換えるだけで戻せます。

差分方式は、オセロなら「置いた場所と、返った石の座標の一覧」を積みます。戻すときは、置いた石を消し、返った石を元の色に戻します。保存する量は少なくて済みますが、逆操作を正しく書く必要があります。逆操作が一か所でも漏れると、戻すたびに盤面がずれていきます。

迷ったときの判断基準は次のとおりです。

1. 盤面が数十マス程度で、一手ごとの変化が大きいなら、スナップショットから始めます。
2. 保存すると重い状態（大量のオブジェクトや長い録音データなど）を持つなら、差分を検討します。
3. 乱数や経過時間のように、手とは別に変わる値は、何を戻すかを先に決めます。たとえば、制限時間のあるゲームでは、一手戻しても時計を巻き戻すかどうかは設計の判断です。

もう一つ、見落としやすい点があります。「戻す対象に含めないもの」を決めておくことです。手数、スコア、ヒントの使用回数のような値を山に含めると、戻すたびにそれらも減ります。含めなければ減りません。どちらが正しいかは、ゲームの意図で決まります。

公式作品の仕様から読み取れること

アソバースの公式作品には、取り消しの機能を持つものが複数あります。確認済みの仕様の範囲で、設計から読み取れることを整理します。内部の実装方式は確認できていないため、以下はあくまで仕様からの推論です。

かたちのあいだ：一手戻すがあり、手数は減らないと案内されています。仮に手数が「戻す山の個数」から数えられているなら、戻すたびに手数も減るはずです。減らないということは、手数が履歴の長さとは別の値として管理されている、と読み取れます。前節で触れた「戻す対象に含めないもの」の例にあたります。ただし、現在の手数が何を数えているかは、作品を開いて確かめるのが確実です。

余白の庭：戻す／やり直すがあり、キーはZとYです。戻すとやり直すが対になっているので、先の二つの山の考え方がそのまま当てはまりそうな機能です。置ける数の最大が80個という仕様は、庭の状態の大きさに上限があることを示します。履歴の山の上限が決まっているかどうかは、案内にありません。

WAVE / WAVE、プリズムの道、月夜の配達、灯りのチェス：それぞれ「取り消し」「戻す」「一歩戻る」「一手戻す」を備えています。月夜の配達は燃料が有限のパズルですが、一歩戻れるという仕様から、戻したときに燃料を含めて直前の状態に戻る作りかどうかを、作品を開いて確かめられます。灯りのチェスは取った駒と全棋譜が表示されます。戻したときに棋譜の表示がどう変わるかを見れば、手の列の扱いのヒントが得られます。ただし、手の列から盤面を作り直しているのか、盤面そのものを保存しているのかは、画面からは分かりません。

潮目のオセロ：ヒントと一手戻すはひとり対局のみで、友達とのオンライン対局では使えません。一方で、オンライン対局では手番・合法手・勝敗をサーバーで確認することが確認済みです。仕様が明記しているのは「ひとり対局のみ」という点までで、理由は書かれていません。考えられる理由としては、両者の端末とサーバーで状態を一致させている対局では、片方だけが履歴を巻き戻すと、手番や合法手の判定が食い違う可能性があることです。これは一般論から考えた推測で、実際の判断理由は案内にありません。

次の手順で、作品を開いて自分で確かめられます。

1. 3手進めてから3回戻し、続けて3回やり直します（やり直すがある作品の場合）。最初の盤面と最後の盤面が一致するかを見ます。
2. 2手戻した状態で、別の手を打ちます。そのあとやり直すが押せなくなる、または何も起こらなくなるかを見ます。これが二つ目の山を空にする規則に当たります。
3. 戻す前後で、手数・燃料・点数のような数値がどう動くかを記録します。戻る値と戻らない値が、設計の判断を表しています。
4. 保存のある作品（余白の庭、WAVE / WAVE、かたちのあいだ）では、いくつか操作したあとに再読み込みして、戻すが使えるか確かめます。保存されるのが現在の状態だけなのか、履歴まで含むのかは、案内にないため、ここで見分けます。保存のない10作品では、記録や録音が画面を開いている間だけ残る仕様です。

次の行動

まず、先のコードをコンソールに貼って動かし、期待の値と一致するか確かめてください。そのあと、slice() を外す、redoStack.length = 0 を消す、のどちらかを試して、どんな不具合になるかを見てみましょう。次に、自分のゲームで「戻す対象に含めない値」を一つ決め、手数や点数を山の外に出す形に変えてみてください。