요즘 DFS 및 BFS 유형의 문제들을 풀고 있는데 오늘은 백준 7576번 토마토라는 문제를 풀어보았다.
🔥 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.
문제 풀이
이러한 문제에서 나는 토마토가 모두 익는 최소 일수를 구하는 문제여서 BFS를 통해서 풀 수 있다고 생각하여 BFS를 사용하여 문제를 해결하였다.
처음부터 이미 토마토가 모두 익어있는 상황과 BFS를 돌리고 난 다음에 모두 익지 않은 상황을 나누어서 조건을 분기하였다.
이미 토마토가 모두 익어있는 상황은 isRipe 변수를 만들어 그래프를 이중 for문으로 탐색하면서 체크하였고 BFS를 처리한 다음에 모두 익지 않은 상황은 최종적으로 결과를 도출하면서 아직 방문 처리하지 않은 토마토가 있으면 바로 -1을 출력하는 방식으로 처리하였다.
BFS를 구현하면서 처음에는 Queue를 bfs 함수 내에 구현하여 진행해 보았는데 이렇게 구현하면 처음에 익은 토마토가 2개 이상일 경우에는 답이 다르게 나온다. 즉, 내부에 Queue를 구현하면 스타팅 포인트를 1개만 지정할 수 있다는 의미이다. 그래서 처음부터 익은 토마토 여러 개를 처리하기 위하여 static 변수에 Queue를 생성하여 익은 토마토를 넣은 후 bfs 함수를 구현하였다.
코드
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;
class Main {
static int[] dx = {-1, 1, 0, 0};
static int[] dy = {0, 0, -1, 1};
static int N;
static int M;
static int[][] graph;
static int[][] visited;
static Queue<int[]> tomatoStart = new LinkedList<>();
// 토마토가 모두 익어있는지 체크할 변수
static boolean isRipe = true;
static int result = 0;
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
StringTokenizer info = new StringTokenizer(br.readLine());
N = Integer.parseInt(info.nextToken());
M = Integer.parseInt(info.nextToken());
graph = new int[M][N];
visited = new int[M][N];
// graph에 값을 넣으면서 벽이나 익은 곳에는 visited 배열에 1을 넣기
for (int i = 0; i < M; i++) {
StringTokenizer tomatoes = new StringTokenizer(br.readLine());
for (int j = 0; j < N; j++) {
int tomato = Integer.parseInt(tomatoes.nextToken());
graph[i][j] = tomato;
if (tomato == -1 || tomato == 1) {
visited[i][j] = 1;
// 익은 토마토면 Queue에 넣기
if (tomato == 1) {
tomatoStart.offer(new int[] {i , j});
}
}
// 이미 모든 토마토가 익어있는지 체크
if (tomato == 0) {
isRipe = false;
}
}
}
// 모든 토마토가 익어있으면 0 출력
if (isRipe) {
System.out.println(0);
return;
}
bfs();
// 토마토가 모두 익었는지 체크하면서 최대 일수 체크
for (int i = 0; i < M; i++) {
for (int j = 0; j < N; j++) {
result = Math.max(result, visited[i][j]);
// 만약 안 익은 부분이 있으면 -1 출력 후 종료
if (visited[i][j] == 0) {
System.out.println(-1);
return;
}
}
}
// 처음 시작을 1일로 했으므로 결과에서 1을 뺐음.
System.out.println(result - 1);
}
private static void bfs() {
while (!tomatoStart.isEmpty()) {
int[] tomato = tomatoStart.poll();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = tomato[0] + dx[i];
int ny = tomato[1] + dy[i];
if ((0 <= nx && nx < M) && (0 <= ny && ny < N) && visited[nx][ny] == 0 && graph[nx][ny] == 0) {
graph[nx][ny] = 1;
visited[nx][ny] = visited[tomato[0]][tomato[1]] + 1;
tomatoStart.offer(new int[] {nx, ny});
}
}
}
}
}
잘 보고 갑니다 ㅎㅎ