[프로그래머스] 당구 연습 - JAVA

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문제 설명

프로그래머스의 마스코트인 머쓱이는 최근 취미로 당구를 치기 시작했습니다.

머쓱이는 손 대신 날개를 사용해야 해서 당구를 잘 못 칩니다. 하지만 끈기가 강한 머쓱이는 열심히 노력해서 당구를 잘 치려고 당구 학원에 다니고 있습니다.

오늘도 당구 학원에 나온 머쓱이에게 당구 선생님이"원쿠션"(당구에서 공을 쳐서 벽에 맞히는 걸 쿠션이라고 부르고, 벽에 한 번 맞힌 후 공에 맞히면 원쿠션이라고 부릅니다) 연습을 하라면서 당구공의 위치가 담긴 리스트를 건네줬습니다. 리스트에는 머쓱이가 맞춰야 하는 공들의 위치가 담겨있습니다. 머쓱이는 리스트에 담긴 각 위치에 순서대로 공을 놓아가며 "원쿠션" 연습을 하면 됩니다. 이때, 머쓱이는 항상 같은 위치에 공을 놓고 쳐서 리스트에 담긴 위치에 놓인 공을 맞춥니다.

머쓱이와 달리 최근 취미로 알고리즘 문제를 풀기 시작한 당신은, 머쓱이가 친 공이 각각의 목표로한 공에 맞을 때까지 최소 얼마의 거리를 굴러가야 하는지가 궁금해졌습니다.

당구대의 가로 길이 m, 세로 길이 n과 머쓱이가 쳐야 하는 공이 놓인 위치 좌표를 나타내는 두 정수 startX, startY, 그리고 매 회마다 목표로 해야하는 공들의 위치 좌표를 나타내는 정수 쌍들이 들어있는 2차원 정수배열 balls가 주어집니다. "원쿠션" 연습을 위해 머쓱이가 공을 적어도 벽에 한 번은 맞춘 후 목표 공에 맞힌다고 할 때, 각 회마다 머쓱이가 친 공이 굴러간 거리의 최솟값의 제곱을 배열에 담아 return 하도록 solution 함수를 완성해 주세요.

단, 머쓱이가 친 공이 벽에 부딪힐 때 진행 방향은 항상 입사각과 반사각이 동일하며, 만약 꼭짓점에 부딪힐 경우 진입 방향의 반대방향으로 공이 진행됩니다. 공의 크기는 무시하며, 두 공의 좌표가 정확히 일치하는 경우에만 두 공이 서로 맞았다고 판단합니다. 공이 목표 공에 맞기 전에 멈추는 경우는 없으며, 목표 공에 맞으면 바로 멈춘다고 가정합니다.

위 그림은 친 공이 벽에 맞았을 때의 움직임을 나타낸 그림입니다. 치기 전 공의 위치가 점 A입니다.

위 그림은 친 공이 꼭짓점에 맞았을 때의 움직임을 나타낸 그림입니다. 치기 전 공의 위치가 점 A입니다.

제한사항

• 3 ≤ m, n ≤ 1,000
• 0 < startX < m
• 0 < startY < n
• 2 ≤ balls의 길이 ≤ 1,000
• balls의 원소는 [a, b] 형태입니다.
  • a, b는 머쓱이가 맞춰야 할 공이 놓인 좌표를 의미합니다.
  • 0 < a < m, 0 < b < n
  • (a, b) = ( startX, startY )인 입력은 들어오지 않습니다.

입출력 예

m	n	startX	startY	balls	result
10	10	3	7	[[7, 7], [2, 7], [7, 3]]	[52, 37, 116]

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풀이

참고로 해당 테스트케이스에는 모서리에 대한 것이 없다.
모서리를 신경쓰지 않아도 된다.

다음은 실패한 풀이 방법이다.
1. 점(startX, startY)과 당구대 사이의 길이를 구한다.
2. 점(targetX, targetY)과 당구대 사이의 길이를 구한다.
3. 구한 길이를 더한다.

이렇게 풀었을 때의 문제점은
실수형 타입에 대해서 제곱과 제곱근을 반복해서 계산하기 때문에 오차가 발생한다.

[결과화면]

=> 길이를 나눠서 계산하지 말고 한번에 계산해야한다.
=> 점(targetX, targetY)을 적절히 옮겨서 계산해보자.

1. 점(startX, startY)과 당구대를 잇는 선을
   점(targetX, targetY)과 당구대 사이의 길이만큼 연장한다.
2. 연장한 길이를 구한다.

29, 31~ 에서 실패가 뜬다면
두 점이 평행한 경우 조건을 잘 확인해보자.
1. sx == tx이고 sy > ty이면, 아래로 원쿠션 불가능
2. sx == tx이고 sy < ty이면, 위로 원쿠션 불가능
3. sy == ty이고 sx > ty이면, 왼쪽으로 원쿠션 불가능
4. sy == ty이고 sx < ty이면, 오른쪽으로 원쿠션 불가능

[결과화면]

코드

🔽 실패 코드

class Solution {
    public int[] solution(int m, int n, int startX, int startY, int[][] balls) {
        int[] answer = new int[balls.length];

		for (int i = 0; i < balls.length; i++) {
			double targetX = (double) balls[i][0];
			double targetY = (double) balls[i][1];

			double distanceX = Math.abs(startX - targetX);
			double distanceY = Math.abs(startY - targetY);

			double startLen, targetLen, curlen, len = Integer.MAX_VALUE;

			if (distanceY != 0) {
				// 좌
				startLen = getDistance(startX, targetX, distanceY);
				targetLen = getDistance(targetX, startX, distanceY);
				curlen = (int) Math.pow(startLen + targetLen, 2);
				if (curlen < len)
					len = curlen;

				// 우
				startLen = getDistance(m - startX, m - targetX, distanceY);
				targetLen = getDistance(m - targetX, m - startX, distanceY);
				curlen = (int) Math.pow(startLen + targetLen, 2);
				if (curlen < len)
					len = curlen;
			}

			if (distanceX != 0) {
				// 상
				startLen = getDistance(n - startY, n - targetY, distanceX);
				targetLen = getDistance(n - targetY, n - startY, distanceX);
				curlen = (int) Math.pow(startLen + targetLen, 2);
				if (curlen < len)
					len = curlen;

				// 하
				startLen = getDistance(startY, targetY, distanceX);
				targetLen = getDistance(targetY, startY, distanceX);
				curlen = (int) Math.pow(startLen + targetLen, 2);
				if (curlen < len)
					len = curlen;
			}

			answer[i] = (int) len;
		}

		return answer;
    }
    
    public int getDistance(double i, double j, double d) {
		return Math.sqrt((Math.pow(i, 2) + Math.pow(d * i / (i + j), 2)));

	}
}

🔽 성공 코드

class Solution {
    public int[] solution(int m, int n, int startX, int startY, int[][] balls) {
        int[] answer = new int[balls.length];

		for (int i = 0; i < balls.length; i++) {
			int targetX = balls[i][0];
			int targetY = balls[i][1];

			int curlen, len = Integer.MAX_VALUE;

			// 좌
			if (!(startY == targetY && startX >= targetX)) {
				curlen = getDistance(startX, startY, targetX * (-1), targetY);
				len = curlen < len ? curlen : len;
			}

			// 우
			if (!(startY == targetY && startX <= targetX)) {
				curlen = getDistance(startX, startY, m + (m - targetX), targetY);
				len = curlen < len ? curlen : len;
			}

			// 상
			if (!(startX == targetX && startY <= targetY)) {
				curlen = getDistance(startX, startY, targetX, n + (n - targetY));
				len = curlen < len ? curlen : len;
			}

			// 하
			if (!(startX == targetX && startY >= targetY)) {
				curlen = getDistance(startX, startY, targetX, targetY * (-1));
				len = curlen < len ? curlen : len;
			}
			
			answer[i] = len;
		}

		return answer;
    }
    
    public int getDistance(int sx, int sy, int tx, int ty) {
		return (int) (Math.pow(sx - tx, 2) + Math.pow(sy - ty, 2));
	}
}