아기 상-어
백준 16236번 문제
https://www.acmicpc.net/problem/16236
16236번: 아기 상어
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 가
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1. 문제
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.
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.
출력
첫째 줄에 아기 상어가 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는 시간을 출력한다.
예제 입력 1
3
0 0 0
0 0 0
0 9 0
예제 출력 1
0
예제 입력 2
3
0 0 1
0 0 0
0 9 0
예제 출력 2
3
예제 입력 3
4
4 3 2 1
0 0 0 0
0 0 9 0
1 2 3 4
예제 출력 3
14
예제 입력 4
6
5 4 3 2 3 4
4 3 2 3 4 5
3 2 9 5 6 6
2 1 2 3 4 5
3 2 1 6 5 4
6 6 6 6 6 6
예제 출력 4
60
예제 입력 5
6
6 0 6 0 6 1
0 0 0 0 0 2
2 3 4 5 6 6
0 0 0 0 0 2
0 2 0 0 0 0
3 9 3 0 0 1
예제 출력 5
48
예제 입력 6
6
1 1 1 1 1 1
2 2 6 2 2 3
2 2 5 2 2 3
2 2 2 4 6 3
0 0 0 0 0 6
0 0 0 0 0 9
예제 출력 6
39
2. 풀이
■ 풀이 방법
BFS를 사용해서 아기상어의 현재 위치를 기준으로 가장 가까운 '먹을 수 있는 물고기'를 찾는다.
같은 거리에 '먹을 수 있는 물고기'가 있는 경우 [위 -> 왼쪽]의 순으로 우선시 된다.
이를 해결하기 위해 BFS로 물고기를 탐색하며 '먹을 수 있는 물고기'를 찾은 경우 결과에 저장하고, 같은 거리에서 다시 '먹을 수 있는 물고기'를 찾으면 [위 -> 왼쪽] 순의 위치를 비교해서 우선시되는 값을 결괏값으로 한다.
ex) 거리 1일 때 (2,1)의 위치에 '먹을 수 있는 물고기'를 찾으면 결과에 (2,1)을 저장.
이후 같은 거리 1에서 (1,2)의 위치에 '먹을 수 있는 물고기'를 찾으면 (2,1)보다 (1,2)가 우선시 되므로 (1,2)를 저장
최종적으로 결괏값에 저장된 위치의 물고기의 위치로 아기 상어를 이동시키고 [이동된 거리]만큼을 필요 시간에 더해준다.
위의 과정을 반복문으로 돌리고, 더 이상 먹을 물고기가 없으면 반복문을 끝낸다.
■ Class
□ Info
주어진 공간의 정보를 나타내는 클래스
[Info]
public static class Info {
int row;
int col;
int fish; //[1]
int dist = 0; //[2]
boolean check = false; //[3]
public Info(int row, int col, int fish) {
this.row = row;
this.col = col;
this.fish = fish;
}
}● [1] : 해당 위치의 주어진 물고기 크기
● [2] : 아기 상어로부터의 거리
● [3] : 탐색 여부
□ Result
먹을 수 있는 물고기의 정보를 나타내는 클래스
[Result]
public static class Result {
int row;
int col;
int dist = 0; //[1]
boolean canEat = false; //[2]
public Result(int n) {
this.row = n;
this.col = n;
}
public void comparison(int row, int col) { //[3]
if (row < this.row) {
this.row = row;
this.col = col;
}
if (row == this.row && col < this.col) {
this.col = col;
}
}
}● [1] : 아기 상어와 '먹을 수 있는 물고기와'의 거리
● [2] : '먹을 수 있는 물고기'가 존재하는지를 나타내는 플래그
● [3] : 현재 저장된 '먹을 수 있는 물고기'의 위치와 같은 거리에서 새로 찾아진 '먹을 수 있는 물고기'의 위치를 [왼쪽 -> 위]의 순으로 비교해서 현재 객체의 위치(=먹어야 할 물고기의 위치)를 우선도가 높은 위치로 초기화한다.
□ Shark
아기 상어의 정보를 나타내는 클래스
[Shark]
public static class Shark {
int row;
int col;
int size = 2;
int eatCount = 0;
int lapseTime = 0;
public Shark() {
}
public void eat(Result result) {
this.row = result.row;
this.col = result.col;
this.lapseTime += result.dist;
this.eatCount++;
if (eatCount == size) {
this.eatCount = 0;
this.size++;
}
}
}● [1] : 아기 상어가 먹은 물고기의 양
● [2] : 아기상어가 물고기를 먹고 경과한 시간
● [3] : Result(= 먹어야 할 물고기의 정보)를 받아서 아기 상어를 물고기가 있는 위치로 이동시키고 이동한 거리만큼을 경과 시간에 더해
준다.
또한 물고기를 먹었을 때, 아기 상어가 먹은 물고기 양이 아기 상어의 크기와 같아질 경우 먹은 물고기 양을 0으로 초기화하고, 아기상
어의 크기를 증가시킨다.
■ 입력
[입력]
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int n = scanner.nextInt();
Info[][] arrayInfo = new Info[n][n]; //[1]
Shark shark = new Shark();
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
int number = scanner.nextInt();
arrayInfo[i][j] = new Info(i, j, number); //[2]
if (number == 9) { //[3]
arrayInfo[i][j].fish = 0;
shark.row = i; //[4]
shark.col = j;
}
}
}
.
.
.
}● [1] : 입력받은 배열의 크기만큼 이차 배열을 만든다.
● [2] : 입력받은 물고기의 크기로 Info를 생성하고 이차 배열에 넣어준다.
● [3] : 입력받은 숫자가 9(=아기 상어의 위치) 일 경우 해당 위치의 Info에서 물고기 크기를 0으로 변경(상어의 위치 '9'는 거리 계산에 필요 없음)
● [4] : 아기 상어의 위치를 초기화
■ searchEat
공간 배열(Info[][])과 아기 상어의 정보(Shark)를 받아서 가장 가까운 '먹을 수 있는 물고기'를 찾고 아기 상어가 물고기를 먹도록 하는 메서드
[searchEat]
public static boolean searchEat(Info[][] arrayInfo, Shark shark) {
int[] rowSet = {-1, 0, 0, 1};
int[] colSet = {0, -1, 1, 0};
int arraySize = arrayInfo[0].length;
Result result = new Result(arraySize); //[1]
Queue<Info> queue = new LinkedList<>();
arrayInfo[shark.row][shark.col].check = true;
queue.offer(arrayInfo[shark.row][shark.col]);
while (!queue.isEmpty()) {
Info info = queue.poll();
if (result.dist != 0 && result.dist != info.dist) { //[2]
break;
}
if (info.fish !=0 && info.fish < shark.size) { //[3]
if (!result.canEat) { //[4]
result.canEat = true;
}
result.comparison(info.row, info.col);
result.dist = info.dist;
}
for (int i = 0; i < 4; i++) { //[5]
int nextRow = info.row + rowSet[i];
int nextCol = info.col + colSet[i];
if (nextRow < 0 || nextRow >= arraySize || nextCol < 0 || nextCol >= arraySize) {
continue;
}
if (arrayInfo[nextRow][nextCol].check || info.fish > shark.size) {
continue;
}
arrayInfo[nextRow][nextCol].check = true;
arrayInfo[nextRow][nextCol].dist += info.dist + 1; //[6]
queue.offer(arrayInfo[nextRow][nextCol]);
}
}
if (result.canEat) { //[7]
shark.eat(result);
arrayInfo[result.row][result.col].fish = 0;
return true;
}
return false; //[8]
}● [1] : 비어있는 Result를 생성
※ Result의 row와 col을 arraySize로 초기화하는 이유는 처음에 '먹을 수 있는 물고기'를 찾아서 위치를 비교하고 저장할 때 무조건 찾아진 물고기의 위치를 저장하게 하기 위함이다.
● [2] : 현재 '먹을 수 있는 물고기'가 존재(result.dist != 0)하고 반복문에서 지금 탐색한 위치의 거리가 '먹을 수 있는 물고기'의 거리와
다를 경우 지금 저장된 '먹을 수 있는 물고기'가 가장 가깝기 때문에 더 이상 물고기를 탐색할 필요가 없다.
따라서 위 조건의 경우 반복문을 빠져나온다.
● [3] : 현재 탐색한 위치에 물고기가 존재하고 아기 상어보다 크기가 작으면 해당 위치와 Result에 저장된 물고기의 위치를 비교하고 우선
도가 높은 위치를 저장한다.
● [4] : result가 비어있고 먹을 수 있는 물고기를 찾았다면 먹을 수 있는 물고기의 존재 여부를 나타내는 플래그인 canEat을 true로 변경
해준다.
● [5] : Queue를 사용해서 BFS로 주어진 공간을 탐색
● [6] : 현재 위치에서 다음에 탐색되는 위치의 거리는 현재 위치의 거리 + 1로 초기화해준다.
● [7] : 만약 탐색을 통해 '먹을 수 있는 물고기'를 찾았다면 아기 상어가 물고기를 먹게 하고, 주어진 공간에서 물고기의 크기를 0으로 초기
화해준다(물고기가 먹혔기 때문).
● [8] : '먹을 수 있는 물고기'를 찾지 못했다면 false를 반환
■ initInfo
주어진 배열을 초기화해주는 메서드
BFS로 한번 물고기를 찾은 뒤, 다음에 물고기를 찾기 위해서 공간 배열의 원소(Info) 값에 dist와 check를 초기값으로 초기화한다.
[initInfo]
public static void initInfo(Info[][] arrayInfo) {
int arraySize = arrayInfo[0].length;
for (int i = 0; i < arraySize; i++) {
for (int j = 0; j < arraySize; j++) {
arrayInfo[i][j].dist = 0;
arrayInfo[i][j].check = false;
}
}
}
■ 탐색, 출력
[탐색, 출력]
public static void main(String[] args) {
.
.
.
while (true) {
initInfo(arrayInfo); //[1]
if (!searchEat(arrayInfo, shark)) { //[2]
break;
}
}
System.out.println(shark.lapseTime); //[3]
}● [1] : 물고기를 찾고 먹는 searchEat()을 시행하기 전에 공간 배열을 초기값으로 초기화해준다.
● [2] : 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기가 없을 때까지 물고기를 찾고 먹는다.
● [3] : 위 행위를 반복하며 축적 계산된 총 경과 시간을 출력한다.
3. 특이 사항
■ 물고기 탐색 우선순위
처음에 같은 거리에 '먹을 수 있는 물고기'가 여러 마리일 경우 [위 -> 왼쪽] 순으로 우선시한다는 조건에 대해서,
BFS로 다음 위치를 탐색하는걸 위-> 왼쪽-> 오른쪽-> 아래 순으로 해서 가장 먼저 탐색된 '먹을 수 있는 물고기'가 자연스럽게 문제의 조건을 만족할 줄 알았다.
하지만 주어진 예제 4번의 값이 계속 56이 나오면서 값이 맞지 않았다.
결국 Result라는 클래스를 만들어서 같은 거리에 있는 '먹을 수 있는 물고기'를 우선순위 순으로 저장되도록 하는 로직을 넣고 문제를 해결하였다.
■ 이차 배열 초기화
searchEat() 메서드를 실행할 때마다 공간 배열(arrayInfo)을 초기화해줘야 하는데 이중 for문을 쓰지 않는 방법을 찾아봤지만 딱히 찾지 못했다. 결국 따로 초기화하는 메서드로 빼서 구현했다.
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