[백준] 16236번 아기상어 문제 BFS로 풀어보기
1. 문제
1) 링크
2) 문제
N×N 크기의 공간에 물고기 M마리와 아기 상어 1마리가 있다. 공간은 1×1 크기의 정사각형 칸으로 나누어져 있다. 한 칸에는 물고기가 최대 1마리 존재한다.
아기 상어와 물고기는 모두 크기를 가지고 있고, 이 크기는 자연수이다. 가장 처음에 아기 상어의 크기는 2이고, 아기 상어는 1초에 상하좌우로 인접한 한 칸씩 이동한다.
아기 상어는 자신의 크기보다 큰 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 없고, 나머지 칸은 모두 지나갈 수 있다. 아기 상어는 자신의 크기보다 작은 물고기만 먹을 수 있다. 따라서, 크기가 같은 물고기는 먹을 수 없지만, 그 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 있다.
아기 상어가 어디로 이동할지 결정하는 방법은 아래와 같다.
- 더 이상 먹을 수 있는 물고기가 공간에 없다면 아기 상어는 엄마 상어에게 도움을 요청한다.
- 먹을 수 있는 물고기가 1마리라면, 그 물고기를 먹으러 간다.
- 먹을 수 있는 물고기가 1마리보다 많다면, 거리가 가장 가까운 물고기를 먹으러 간다.
- 거리는 아기 상어가 있는 칸에서 물고기가 있는 칸으로 이동할 때, 지나야하는 칸의 개수의 최솟값이다.
- 거리가 가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다.
아기 상어의 이동은 1초 걸리고, 물고기를 먹는데 걸리는 시간은 없다고 가정한다. 즉, 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기가 있는 칸으로 이동했다면, 이동과 동시에 물고기를 먹는다. 물고기를 먹으면, 그 칸은 빈 칸이 된다.
아기 상어는 자신의 크기와 같은 수의 물고기를 먹을 때 마다 크기가 1 증가한다. 예를 들어, 크기가 2인 아기 상어는 물고기를 2마리 먹으면 크기가 3이 된다.
공간의 상태가 주어졌을 때, 아기 상어가 몇 초 동안 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.
3) 입력
첫째 줄에 공간의 크기 N(2 ≤ N ≤ 20)이 주어진다.
둘째 줄부터 N개의 줄에 공간의 상태가 주어진다. 공간의 상태는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9로 이루어져 있고, 아래와 같은 의미를 가진다.
- 0: 빈 칸
- 1, 2, 3, 4, 5, 6: 칸에 있는 물고기의 크기
- 9: 아기 상어의 위치
아기 상어는 공간에 한 마리 있다.
4) 출력
첫째 줄에 아기 상어가 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는 시간을 출력한다.
더 자세한 문제의 제한을 보기 위해서는 위의 링크에 들어가보자.
2. 풀이
이 문제는 BFS를 연속적으로 사용해야 한다는 점이 특이한 점이다. 왜냐하면 여러 번 이동을 해야 하고 먹이가 없을 때까지의 시간을 구해야 하는 문제이기 때문이다. 그래서 while 문을 사용해서 bfs 함수를 지속적으로 호출해주는 식으로 문제를 구현했다.
그리고 또한 BFS 함수를 호출할 때마다 정렬을 해야 하는 과정이 추가된다. 왜냐하면 문제에서 먹을 수 있는 물고기가 2개 이상일 때에는 조건을 만족시키는 가장 가까운 물고기를 먼저 먹어야 하기 때문이다. 따라서 BFS를 호출해준 뒤 먹을 수 있는 물고기를 모두 ArrayList에 넣어주고 그 뒤에 정렬을 해주는 과정을 거쳐서 가장 가까이에 있는 물고기를 먹어준다. 그러면 그 위치를 다시 시작점으로 다시 bfs 함수를 호출해주는 것이다.
BFS 함수를 구현한 코드 부분은 아래와 같다.
static Pair bfs(int x, int y){
ArrayList<Pair> fish=new ArrayList<>(); //먹은 것 저장
int [][]d=new int[n][n];
Queue<Integer> q=new LinkedList<>();
for(int i=0; i<n; i++){
Arrays.fill(d[i],-1);
}
q.add(x);
q.add(y);
d[x][y]=0;
while(!q.isEmpty()){
int ccx=q.remove();
int ccy=q.remove();
for(int k=0; k<4; k++){
int nx=ccx+dx[k];
int ny=ccy+dy[k];
if (nx>=0 && ny>=0 && nx<n && ny<n &&d[nx][ny]==-1){
boolean go=false; //지나갈 수 있는지
boolean eat=false; //먹을 수 있는지
if (a[nx][ny]==0){
go=true; //지나갈 수 있음
}
else if (a[nx][ny]<size){
eat=true;
go=true;
}
else if (a[nx][ny]==size){
go=true;
}
if (go){
q.add(nx);
q.add(ny);
d[nx][ny]=d[ccx][ccy]+1;
if (eat){
fish.add(new Pair(d[nx][ny], nx, ny));
}
}
}
}
}
if (fish.size()==0){ //먹은 게 없을 경우
return null;
}
Pair close=fish.get(0);//정렬
for(Pair p: fish){
if (p.dist < close.dist){
close=p;
}
else if (close.dist==p.dist && p.x<close.x){
close=p;
}
else if (close.dist==p.dist && p.x==close.x &&p.y<close.y){
close=p;
}
}
a[close.x][close.y]=0;
ans+=close.dist;
count++;
if (size==count){
size++;
count=0;
}
return close;
}여기서 가능한 물고기를 모두 다 fish ArrayList에 넣어주었고 이후 가장 처음 먹을 물고기를 찾아주었다. 그런 뒤에는 해당 칸의 물고기를 먹었으므로 숫자를 0으로 바꾸어놓고 ans(문제에서 구하려는 초)에다가 distance를 더해주었다. count가 size가 되면 size가 늘어난다는 문제의 조건을 처리해주었다.
그리고 만약 물고기 fish ArrayList의 size가 0이라는 것은 먹을 수 있는 물고기가 더 이상 없어서 엄마상어에게 동무을 요청해야 할 경우를 의미하기 때문에 문제의 종료조건에 해당한다는 것을 알 수 있다. 즉 이 경우에는 null을 return하고 main 함수에서 while문을 종료하게 되는 조건이 된다.
3. 코드
이 모든 것을 코드화한 것은 아래와 같다.
import java.util.*;
class Pair{
int dist; int x; int y;
Pair(int dist, int x, int y){
this.dist=dist;
this.x=x;
this.y=y;
}
}
public class Main{
static final int[] dx = {0,0,1,-1};
static final int[] dy = {1,-1,0,0};
static int ans=0;
static int size=2;
static int count=0;
static int a[][];
static int n;
static Pair bfs(int x, int y){
ArrayList<Pair> fish=new ArrayList<>(); //먹은 것 저장
int [][]d=new int[n][n];
Queue<Integer> q=new LinkedList<>();
for(int i=0; i<n; i++){
Arrays.fill(d[i],-1);
}
q.add(x);
q.add(y);
d[x][y]=0;
while(!q.isEmpty()){
int ccx=q.remove();
int ccy=q.remove();
for(int k=0; k<4; k++){
int nx=ccx+dx[k];
int ny=ccy+dy[k];
if (nx>=0 && ny>=0 && nx<n && ny<n &&d[nx][ny]==-1){
boolean go=false; //지나갈 수 있는지
boolean eat=false; //먹을 수 있는지
if (a[nx][ny]==0){
go=true; //지나갈 수 있음
}
else if (a[nx][ny]<size){
eat=true;
go=true;
}
else if (a[nx][ny]==size){
go=true;
}
if (go){
q.add(nx);
q.add(ny);
d[nx][ny]=d[ccx][ccy]+1;
if (eat){
fish.add(new Pair(d[nx][ny], nx, ny));
}
}
}
}
}
if (fish.size()==0){ //먹은 게 없을 경우
return null;
}
Pair close=fish.get(0);//정렬
for(Pair p: fish){
if (p.dist < close.dist){
close=p;
}
else if (close.dist==p.dist && p.x<close.x){
close=p;
}
else if (close.dist==p.dist && p.x==close.x &&p.y<close.y){
close=p;
}
}
a[close.x][close.y]=0;
ans+=close.dist;
count++;
if (size==count){
size++;
count=0;
}
return close;
}
public static void main(String[] args){
Scanner sc=new Scanner(System.in);
n=sc.nextInt();
a=new int[n][n];
int cx=0; int cy=0; //현재 아기상어 위치
for(int i=0; i<n; i++){
for(int j=0; j<n; j++){
a[i][j]=sc.nextInt();
if (a[i][j]==9){
cx=i;
cy=j;
a[i][j]=0;
}
}
}
while(true){
Pair p=bfs(cx, cy);
if (p==null){
break;
}
cx=p.x;
cy=p.y;
}
System.out.println(ans);
}
}Pair 클래스에 dist, x, y가 있는 것은 문제에서 가장 먼저 먹을 물고기를 결정할 때 거리, 행, 열의 정보가 모두 필요하기 때문이다.