토마토 - 7576
백준 골드 5
토마토
문제
철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자 모양 상자의 칸에 하나씩 넣어서 창고에 보관한다.
창고에 보관되는 토마토들 중에는 잘 익은 것도 있지만, 아직 익지 않은 토마토들도 있을 수 있다. 보관 후 하루가 지나면, 익은 토마토들의 인접한 곳에 있는 익지 않은 토마토들은 익은 토마토의 영향을 받아 익게 된다. 하나의 토마토의 인접한 곳은 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 네 방향에 있는 토마토를 의미한다. 대각선 방향에 있는 토마토들에게는 영향을 주지 못하며, 토마토가 혼자 저절로 익는 경우는 없다고 가정한다. 철수는 창고에 보관된 토마토들이 며칠이 지나면 다 익게 되는지, 그 최소 일수를 알고 싶어 한다.
토마토를 창고에 보관하는 격자모양의 상자들의 크기와 익은 토마토들과 익지 않은 토마토들의 정보가 주어졌을 때, 며칠이 지나면 토마토들이 모두 익는지, 그 최소 일수를 구하는 프로그램을 작성하라. 단, 상자의 일부 칸에는 토마토가 들어있지 않을 수도 있다.
입력
첫 줄에는 상자의 크기를 나타내는 두 정수 M,N이 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M,N ≤ 1,000 이다. 둘째 줄부터는 하나의 상자에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 하나의 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다.
토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.
출력
여러분은 토마토가 모두 익을 때까지의 최소 날짜를 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.
예제 입력 1
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0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1
예제 출력 1
1
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예제 입력 2
1
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5
6 4
0 -1 0 0 0 0
-1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1
예제 출력 2
1
-1
예제 입력 3
1
2
3
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5
6 4
1 -1 0 0 0 0
0 -1 0 0 0 0
0 0 0 0 -1 0
0 0 0 0 -1 1
예제 출력 3
1
6
예제 입력 4
1
2
3
4
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6
5 5
-1 1 0 0 0
0 -1 -1 -1 0
0 -1 -1 -1 0
0 -1 -1 -1 0
0 0 0 0 0
예제 출력 4
1
14
예제 입력 5
1
2
3
2 2
1 -1
-1 1
예제 출력 5
1
0
► Idea
BFS 너비우선 탐색
- 인접 노드를 전체 탐색하면 상하좌우 토마토가 익는데에 1일이 걸린다.
- 그럼 1레벨을 탐색할 때마다 1일을 더해준다.
익지 않은 토마토 개수
- 닿을 수 없는 칸이다. 이는 상하좌우가 -1로 둘러쌓여있는 경우이다.
- 인접 행렬에 0인 토마토의 개수를 누적한다. 그리고 BFS 내에서 노드를 방문할 때마다 개수를 감소시킨다.
- BFS 종료 후 0의 개수가 0이 되었다면 전체 탐색 완료했으므로, 날짜를 리턴한다.
- 0의 개수가 > 0 이라면 남은 토마토가 있으므로, -1을 리턴한다.
- 인접 행렬에 입력받을 때 0이 없다면, 바로 0을 출력한다.
► Snippets
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/**
* @Subject BFS
* @Point .
* BFS 한 레벨 탐색 +1일 최단거리.
* BFS Depth 어떻게 구할건지
*/
public class Main {
static int n, m;
static int[][] g;
//0개수
static int zero;
static int count;
//델타
static int[] dx = {-1, 1, 0, 0};
static int[] dy = {0, 0, -1, 1};
//방문
static int[][] visit;
static Queue<int[]> q = new LinkedList<>();
public static void main(String[] args) throws IOException {
//가로 M, N 미로 메모리 할당
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
//n,m 입력
String[] s = br.readLine().split(" ");
m = Integer.parseInt(s[0]);
n = Integer.parseInt(s[1]);
g = new int[n][m];
visit = new int[n][m];
//0,1 토마토 인접 행렬 입력 받기
for (int i = 0; i < n; i++) {
String[] node = br.readLine().split(" ");
for (int j = 0; j < m; j++) {
g[i][j] = Integer.parseInt(node[j]);
//토마토 익었는지 안 익었는지 확인 위해 0 개수 저장
if (g[i][j] == 0) {
zero += 1;
}
}
}
//시작 부터 안익은 토마토 없으면
if (zero == 0) {
System.out.println("0");
return;
}
//1인 노드 찾아서 bfs 시작
int res = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < m; j++) {
if (g[i][j] == 1) {
//시작 노드 여러개일 때, 1인 노드 모두 시작 노드로 삽입
q.add(new int[]{i, j});
}
}
}
//1인 노드 큐에 넣고, bfs 호출
bfs();
int maxResult = 0;
//토마토가 다 안 익었을 떄 0이 남아있을 떄의 처리
for (int i = 0; i < g.length; i++) {
for (int j = 0; j < g[i].length; j++) {
if (g[i][j] == 0) {
System.out.print("-1");
return;
} else {
maxResult = Math.max(g[i][j], maxResult);
}
}
}
System.out.print(maxResult - 1);
}
private static int bfs() {
while (!q.isEmpty()) {
//큐에서 폴
int[] now = q.poll();
//4방 탐색
for (int d = 0; d < 4; d++) {
int nX = now[0] + dx[d];
int nY = now[1] + dy[d];
if (nX < 0 || nY < 0 || nX >= n || nY >= m) {
continue;
}
//이미 익었거나, -1 막혀있는 경우
if (g[nX][nY] == 1 && g[nX][nY] == -1) {
continue;
}
//토마토가 아직 익지 않았거나, 방문하지 않은 경우 큐에 삽입
if (g[nX][nY] == 0 && visit[nX][nY] == 0) {
visit[nX][nY] = 1;
//각 x좌표, y좌표 갱신
g[nX][nY] = g[now[0]][now[1]] + 1;
q.add(new int[]{nX, nY});
}
}
}
return -1;
}
private static void print() {
for (int i = 0; i < g.length; i++) {
for (int j = 0; j < g[i].length; j++) {
System.out.print(g[i][j] + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
► 시간 소요한 것
1. 사용할 탐색 알고리즘 결정
탐색 알고리즘을 사용해야 할 것 같다고 생각했었는데, BFS와 DFS 중 어떤 탐색 알고리즘을 사용해야 할까? → 최소 일수를 구하라고 했으므로 BFS를 사용해야 한다. 시작 노드에서 종료 노드까지의 최단 거리를 구하면 된다.
2. Depth를 어떻게 계산할 것인지, 그리고 한 레벨 탐색 완료 시 +1일이라는 접근법이 적절했는지
우선, 시작 노드는 이미 익은 토마토이며, 상하좌우 탐색을 통해 인접 노드를 검색한다.
3. 여러 개의 1로 시작하는 정점 설정
이 부분을 간과했다.
For Loop에서 1을 찾으면 이를 정점으로 하여 바로 BFS를 호출했다. 하지만 1인 토마토는 여러 개일 수 있다. 따라서 다른 1인 토마토 쪽에서도 익힐 수 있는데, 이 경우 최단 거리가 더 많이 출력되었다.
3.1 시작 정점이 여러 개일 때 해결법
우선, 각 정점에서 동시에 BFS를 시작해야 한다. 이를 위해 BFS를 시작하기 전에 모든 시작 정점을 큐에 미리 넣는다.
동시에 시작 정점을 큐에 미리 넣고, 또 동시에 BFS를 실행해야 한다.
→ 이미 방문한 노드를 다시 방문하지 않아야 하며, 각 탐색이 독립적으로 수행되면 안 된다.