[백준] 7569번 - 토마토 | 파이썬

SangJin Ham·2023년 9월 5일

BFS 백준 시뮬레이션 알고리즘

백준

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7569번 - 토마토

시간제한 : 1초
메모리 제한 : 256MB

문제

철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자모양 상자의 칸에 하나씩 넣은 다음, 상자들을 수직으로 쌓아 올려서 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 토마토에 인접한 곳은 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 여섯 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,N과 쌓아올려지는 상자의 수를 나타내는 H가 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M ≤ 100, 2 ≤ N ≤ 100, 1 ≤ H ≤ 100 이다. 둘째 줄부터는 가장 밑의 상자부터 가장 위의 상자까지에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 하나의 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 각 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토들의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0 은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다. 이러한 N개의 줄이 H번 반복하여 주어진다.

토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.

출력

여러분은 토마토가 모두 익을 때까지 최소 며칠이 걸리는지를 계산해서 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.

예제 입력 1

5 3 1
0 -1 0 0 0
-1 -1 0 1 1
0 0 0 1 1

예제 출력 1

-1

예제 입력 2

예제 출력 2

코드

import sys
from collections import deque

# 상우하좌 이동
dr = [-1, 0, 1, 0]
dc = [0, 1, 0, -1]

# 가로, 세로, 상자의 수
M, N, H = map(int, sys.stdin.readline().strip().split())

# 토마토 상자와 창고
box = []
farm = []

# 토마토 상자 입력
for i in range(H):
  for j in range(N):
    box.append(list(map(int, sys.stdin.readline().strip().split())))
  farm.append(box)
  box = []

Q = deque()

# 익은 토마토들 큐에 넣기
for h in range(H):
  for i in range(N):
    for j in range(M):
      if farm[h][i][j] == 1:
        Q.append([h, i, j])

day = -1

while Q:
  length = len(Q)
  for _ in range(length):
    h, r, c = Q.popleft()
    
    # 상우하좌 이동
    for i in range(4):
      nr = r + dr[i]
      nc = c + dc[i]
      # 상자에서 벗어나지 않으며,
      # 익지 않은 토마토냐 ?
      if 0 <= nr < N and 0 <= nc < M and farm[h][nr][nc] == 0:
        # 그럼 익힌 토마토로 변경하고
        farm[h][nr][nc] = 1
        # 큐에 삽입
        Q.append([h, nr, nc])
    
    # 위 아래 상자 확인
    for nh in [h-1, h+1]:
      # 위 아래 상자에 맞대어 있는 토마토 중 익지 않은 토마토가 있냐 ?
      if 0 <= nh < H and farm[nh][r][c] == 0:
        # 그럼 익힌 토마토로 변경하고
        farm[nh][r][c] = 1
        # 큐에 삽입
        Q.append([nh, r, c])
  
  # 하루가 지났으므로 하루 추가
  day += 1

# BFS가 끝나고도 익지 않은 토마토가 있냐 ?
for h in range(H):
  for i in range(N):
    for j in range(M):
      if farm[h][i][j] == 0:
        # 그렇다면 날짜는 -1로 출력하기 위해 변경
        day = -1

# 날짜 출력
print(day)

풀이

시간 : 2860ms
메모리 : 52628KB

이 문제는 BFS와 시뮬레이션 알고리즘을 이용한 문제이며 아래 문제와 매우 흡사하다.

7576번 - 토마토

BFS 알고리즘 부분을 돌리기 전에 변수 초기화 및 설정을 하자.

인접한 토마토에 접근하기 위한 dr, dc 정의
M, N, H 입력
토마토 칸 box와 토마토 칸을 저장하는 farm 리스트를 생성해 토마토 정보를 입력

그 후 토마토 칸에 있는 익은 토마토들을 Q에 삽입한다.

이제 BFS 알고리즘을 돌려보자
while문은 익은 토마토가 더이상 없을 때까지 반복한다.
for문은 현재 큐에 삽입되어 있는 익은 토마토의 개수만큼 반복한다.
for문이 시작되면 익은 토마토를 꺼내 h, r, c에 좌표를 저장한다.
그리고 상하좌우 방향 좌표 nr, nc를 정의해 인접한 토마토에 접근한다.
이때, box의 범위에서 벗어나지 않거나 익지 않은 토마토인 경우에만 큐에 삽입하고, 해당 좌표의 토마토는 익은 토마토로 변경한다.
그리고 위, 아래 상자에 맞대어져있는 토마토에 접근한다.
이때, farm의 범위에서 벗어나지 않거나 익지 않은 토마토인 경우에만 큐에 삽입하고, 해당 좌표의 토마토는 익은 토마토로 변경한다.