bfs 문제 중 골드5인 토마토를 풀어보자
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.

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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

6 4
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

8

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풀이

이문제는 하루에 [1]이 있는 칸 주변을 1로 만들고 그다음 1로 변한 칸이 다시 주변을 1로 만드는 구조다

코드는 다음과 같다

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
#include <utility>

using namespace std;

// 상하좌우 이동을 위한 배열
int dx[4] = {-1, 1, 0, 0};
int dy[4] = {0, 0, -1, 1};

// BFS 함수 정의
int bfs(vector<vector<int>> &tomatoes, int M, int N, int startX, int startY)
{
    queue<pair<int, int>> q;
    int days = -1; // 시작일을 0일로 치지 않고 -1로 설정하여 계산 시작

    // 익은 토마토의 위치를 큐에 추가
    q.push(make_pair(startX, startY));

    while (!q.empty())
    {
        int size = q.size();
        for (int i = 0; i < size; ++i)
        {
            int x = q.front().first;
            int y = q.front().second;
            q.pop();

            // 상하좌우로 이동하면서 익지 않은 토마토를 익힘
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                int nx = x + dx[j];
                int ny = y + dy[j];
                if (nx >= 0 && nx < N && ny >= 0 && ny < M && tomatoes[nx][ny] == 0)
                {
                    tomatoes[nx][ny] = 1;
                    q.push(make_pair(nx, ny));
                }
            }
        }
        days++; // 하루가 지남
    }

    // 모든 토마토가 익었는지 확인
    for (int i = 0; i < N; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < M; ++j)
        {
            if (tomatoes[i][j] == 0)
            {
                // 익지 않은 토마토가 남아있으면 -1 반환
                return -1;
            }
        }
    }

    // 모든 토마토가 익었을 때의 최소 일수 반환
    return days;
}

int main()
{
    int M, N;
    cin >> M >> N;

    // 토마토 상태를 나타내는 2차원 배열
    vector<vector<int>> tomatoes(N, vector<int>(M, 0));

    // 토마토 정보 입력 받기
    for (int i = 0; i < N; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < M; ++j)
        {
            cin >> tomatoes[i][j];
        }
    }

    // 익은 토마토의 위치에서 BFS 함수 호출하여 결과 출력
    for (int i = 0; i < N; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < M; ++j)
        {
            if (tomatoes[i][j] == 1)
            {
                cout << bfs(tomatoes, M, N, i, j) << endl;
                return 0;
            }
        }
    }

    return 0;
}

부분 별로 살펴 보자

main 먼저 보면
vector<vector> tomatoes(N, vector(M, 0));
dfs 와 같이 전체 필드는 vector vector로 나타낸다.
그리고 전체 필드를 확인하면서 1이 나오면 bfs로 들어간다

bfs 함수를 살펴보자

  int bfs(vector<vector<int>> &tomatoes, int M, int N, int startX, int startY)
{
    queue<pair<int, int>> q;
    int days = -1; // 시작일을 0일로 치지 않고 -1로 설정하여 계산 시작
    // 첫번째 타겟인 익은 토마토의 위치를 큐에 추가
    q.push(make_pair(startX, startY));
    while (!q.empty())
    {
  // 반복 할 것인지 size를 구함  => q에 몇개의 좌표가 들어있는지 확인
        int size = q.size();
        for (int i = 0; i < size; ++i)
        {
         //제일 먼저 들어온 요소흫 확인하고 
            int x = q.front().first;
            int y = q.front().second;
            q.pop();
         // 먼저 들어온 요소의 상하좌우로 이동하면서 익지 않은 토마토를 익힘
            for (int j = 0; j < 4; ++j)
            {
                int nx = x + dx[j];
                int ny = y + dy[j];
                if (nx >= 0 && nx < N && ny >= 0 && ny < M && tomatoes[nx][ny] == 0)
                {
                    tomatoes[nx][ny] = 1;
                    q.push(make_pair(nx, ny));
                }
            }
        }
        days++; // 하루가 지남
    }
    // 모든 토마토가 익었는지 확인
    for (int i = 0; i < N; ++i)
    {
        for (int j = 0; j < M; ++j)
        {
            if (tomatoes[i][j] == 0)
            {
                // 익지 않은 토마토가 남아있으면 -1 반환
                return -1;
            }
        }
    }
    // 모든 토마토가 익었을 때의 최소 일수 반환
    return days;
}