16236번: 아기 상어

문제 설명

https://www.acmicpc.net/problem/16236

16236번: 아기 상어

[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]

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(더 많은 예제는 문제 페이지에서 볼 수 있다.)

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풀이

 문제 길이가 매우 길지만 모든 일련 과정이 모두 적혀 있어 이에 맞게 코딩을 진행하면 됐다. 다만 이 문제에서는 기존 BFS 문제들처럼 한 번에 전체 맵의 탐색하는 것과 달리 일련의 과정(물고기를 먹는 이벤트) 단위로 맵을 탐색하고, 이를 바탕으로 새롭게 변수들을 업데이트하고 이전 방문 여부를 모두 초기화한다. 그리고 다시 앞선 일련의 과정을 반복하는 문제이다.

 이를 위해 상어의 크기, 현재 크기에서 먹은 물고기의 횟수, 상어의 위치(행, 열), 총 걸린 시간을 모두 변수로 선언하여 저장하고 BFS 알고리즘을 바탕으로한 탐색 함수를 작성한다. BFS 함수에서는 모든 맵을 탐색하여 물고기를 먹게 되면 관련 변수들을 모두 업데이트하고 true를 반환한다. 반대로 물고기를 먹는 데 실패하면 false를 반환한다. 그리고 이러한 함수를 while 문을 통해 반복하여, 앞선 탐색 함수의 결과가 참이면 다시 탐색 함수를 호출하는 반복을 진행하고 아니면 반복문을 탈출하는 방식으로 코드를 작성했다.

유의할 점

 문제의 조건 중 하나인 아기 상어가 물고기를 먹는 과정에서 거리가 같을 때 어떤 물고기를 먹는 지에 대한 조건이 상세하다. 이를 처음에는 단순히 BFS 호출 과정에서 순서를 잘 조절하면 해결할 수 있을줄 알았는데, 이런 방법이 아닌 따로  특정 자료 구조에 후보군을 모두 저장해놓고 다시 여기서 정답 후보를 모두 꺼내 비교를 해야 했다.

 추가적으로 아무렇지 않게 visual studio에선 사용했던 memset함수가 제출시엔 <cstring> 헤더를 포함해야 했다.

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <cstring>

using namespace std;

vector<vector<int>> space;
int visited[20][20];

typedef struct infor {//위치 정보
	int r, c;
	int time;
}infor;

bool simulation(int N, int& sharkR, int& sharkC, int& size, int& eatCount, int& totalTime) {
	queue<infor> q; //BFS에 사용할 큐
	queue<infor> candidate; //후보군을 모아놓을 큐
	bool result = false;
	int minTime = 9999;
	int finalRow = 20, finalCol = 20;

	infor pos = { sharkR, sharkC, 0 };
	q.push(pos);
	memset(visited, 0, sizeof(visited));

	while (!q.empty()) {
		infor temp = q.front();
		q.pop();
		//인덱스 밖이거나 이미 이전에 방문해본 곳
		if (0 > temp.r || temp.r >= N || 0 > temp.c || temp.c >= N || visited[temp.r][temp.c] == 1)
			continue;

		//물고기가 작고 최소 시간이면 후보자 큐에 추가
		if (space[temp.r][temp.c] < size && space[temp.r][temp.c] != 0 && temp.time<=minTime) {
			candidate.push(temp);
			minTime = temp.time;
			result = true;
		}
		else if (space[temp.r][temp.c] == size|| space[temp.r][temp.c] == 0) {//같거나 0 -> 이동
			visited[temp.r][temp.c] = 1;
			++temp.time;

			--temp.r;//위
			q.push(temp);
			++temp.r; --temp.c;//왼쪽
			q.push(temp);
			temp.c += 2;// 오른쪽
			q.push(temp);
			--temp.c; ++temp.r;//아래
			q.push(temp);
		}
	}

	while (!candidate.empty()) {//후보군이 있다면
		if (finalRow > candidate.front().r) {//더 위에 있다면
			finalRow = candidate.front().r;
			finalCol = candidate.front().c;
		}
		else if (finalRow == candidate.front().r) {//같으면 최대한 왼쪽
			finalCol = min(finalCol, candidate.front().c);
		}
		candidate.pop();
	}

	if (result) {//결과에 따른 변수 업데이트
		sharkR = finalRow;
		sharkC = finalCol;
		++eatCount;
		if (size == eatCount) {
			++size;
			eatCount = 0;
		}
		space[finalRow][finalCol] = 0;
		totalTime += minTime;
	}

	return result;
}

int main() {
	int N;
	int sharkR, sharkC;
	int size = 2;
	int eatCount = 0;
	int totalTime = 0;
	bool simulationResult;
	cin >> N;

	for (int i = 0; i < N; i++) {//공간 초기화
		vector<int> temp;
		int n;
		for (int j = 0; j < N; j++) {
			cin >> n;
			if (n == 9) {
				sharkR = i;
				sharkC = j;
				n = 0;
			}
			temp.push_back(n);
		}
		space.push_back(temp);
	}

	while (simulation(N, sharkR, sharkC, size, eatCount, totalTime));

	cout << totalTime;

	return 0;
}

---

결과