[Python] 백준 3055 탈출 (BFS)

선주·2022년 2월 28일
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Python PS

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📌 문제

사악한 암흑의 군주 이민혁은 드디어 마법 구슬을 손에 넣었고, 그 능력을 실험해보기 위해 근처의 티떱숲에 홍수를 일으키려고 한다. 이 숲에는 고슴도치가 한 마리 살고 있다. 고슴도치는 제일 친한 친구인 비버의 굴로 가능한 빨리 도망가 홍수를 피하려고 한다.

티떱숲의 지도는 R행 C열로 이루어져 있다. 비어있는 곳은 '.'로 표시되어 있고, 물이 차있는 지역은 '*', 돌은 'X'로 표시되어 있다. 비버의 굴은 'D'로, 고슴도치의 위치는 'S'로 나타내어져 있다.

매 분마다 고슴도치는 현재 있는 칸과 인접한 네 칸 중 하나로 이동할 수 있다. (위, 아래, 오른쪽, 왼쪽) 물도 매 분마다 비어있는 칸으로 확장한다. 물이 있는 칸과 인접해있는 비어있는 칸(적어도 한 변을 공유)은 물이 차게 된다. 물과 고슴도치는 돌을 통과할 수 없다. 또, 고슴도치는 물로 차있는 구역으로 이동할 수 없고, 물도 비버의 소굴로 이동할 수 없다.

티떱숲의 지도가 주어졌을 때, 고슴도치가 안전하게 비버의 굴로 이동하기 위해 필요한 최소 시간을 구하는 프로그램을 작성하시오.

고슴도치는 물이 찰 예정인 칸으로 이동할 수 없다. 즉, 다음 시간에 물이 찰 예정인 칸으로 고슴도치는 이동할 수 없다. 이동할 수 있으면 고슴도치가 물에 빠지기 때문이다.

입력

첫째 줄에 50보다 작거나 같은 자연수 R과 C가 주어진다.

다음 R개 줄에는 티떱숲의 지도가 주어지며, 문제에서 설명한 문자만 주어진다. 'D'와 'S'는 하나씩만 주어진다.

출력

첫째 줄에 고슴도치가 비버의 굴로 이동할 수 있는 가장 빠른 시간을 출력한다. 만약, 안전하게 비버의 굴로 이동할 수 없다면, "KAKTUS"를 출력한다.

예제 입력 1

3 3
D.*
...
.S.

예제 출력 1

3

예제 입력 2

3 3
D.*
...
..S

예제 출력 2

KAKTUS

예제 입력 3

3 6
D...*.
.X.X..
....S.

예제 출력 3

6

예제 입력 4

5 4
.D.*
....
..X.
S.*.
....

예제 출력 4

4

📌 풀이

💬 Code

import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline

n, m = map(int, input().split())
dx = [-1, 1, 0, 0]
dy = [0, 0, -1, 1]

graph = []
for i in range(n):
    graph.append(list(input().rstrip()))
    if 'S' in graph[i]:
        q = deque([(0, i, graph[i].index('S'))]) # 고슴도치 위치 저장

for i in range(n):
    for j in range(m):
        if graph[i][j] == '*':
            q.append((-1, i, j)) # 물 위치 저장

while q:
    time, x, y = q.popleft()

    if time >= 0 and graph[x][y] == '*':
        continue

    for i in range(4):
        nx = x + dx[i]
        ny = y + dy[i]
        if 0 <= nx < n and 0 <= ny < m:

            # 물 퍼뜨리기
            if time == -1 and (graph[nx][ny] != 'X' and graph[nx][ny] != '*' and graph[nx][ny] != 'D'):
                graph[nx][ny] = '*'
                q.append((-1, nx, ny))

            # 고슴도치 이동하기
            elif time >= 0:
                if graph[nx][ny] == 'D':
                    print(time + 1)
                    sys.exit(0)
                if graph[nx][ny] == '.':
                    graph[nx][ny] = '_'
                    q.append((time + 1, nx, ny))

print('KAKTUS')

💡 Solution

이동하는 대상이 고슴도치와 물, 2가지이므로 큐에 고슴도치와 물의 위치를 넣어준다. 고슴도치가 굴에 도착하는 시간을 출력하라는 것이 문제의 요구사항이기 때문에 고슴도치는 큐에 위치와 함께 현재 시간도 넣어주는데, 물인 경우 물의 이동시간은 정답을 출력하는 데에 고려되지 않으므로 시간 자리에 -1을 넣어준다.

큐 탐색을 시작하자.

원소를 팝해서 time이 -1이면 이 원소는 물이고, -1이 아니면 이 원소는 고슴도치다. 원소의 동서남북 위치를 보고 원소 이동을 진행한다.

물의 경우, XD로는 이동할 수 없고 *로는 같은 물이므로 이동할 필요가 없다. 따라서 X, D, *가 아닌 경우에만 이동시켜준다. 이동한 자리에서도 또 물이 퍼져야 하기 때문에 큐에 위치를 넣어준다.

고슴도치의 경우, D.로 이동할 수 있다. D는 도착지점이기 때문에 시간을 출력한 뒤 종료해주고, .인 경우 방문했다는 표시로 값을 _로 변경해주었다. 추후에 이 곳으로 다시 방문하는 일, 즉 왔던 길을 되돌아가는 일이 없도록! 또한 이동한 자리에서도 다시 길을 찾아 이동해야 하므로 큐에 위치를 넣어준다.

이렇게 큐에 넣어주다 보면, time을 보니 고슴도치인데 graph를 보니 *인 경우가 존재할 수 있다. 이 경우 고슴도치가 물에 빠진 것(ㅠㅠ)이기 때문에 탐색하지 않는다.


💬 첫번째 Code
사실 나의 첫번째 코드는 위에 서술한 코드가 아니었는데 ㅎ 성공은 했지만 시간이 너무 오래 걸려서 𝙚𝙫𝙖 𝙨𝙨𝙚𝙫𝙖인 것 같아 성공하신 다른 분의 코드를 참고해서 리팩토링했다. 내 찐 첫 코드는 다음과 같다.

import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline

def find_water(x, y):
    for i in range(4):
        nx = x + dx[i]
        ny = y + dy[i]
        if 0 <= nx < n and 0 <= ny < m and (graph[nx][ny] == '.' or graph[nx][ny] == 'S'):
            list_water.add((nx, ny))

def find_path():
    visited = [[0] * m for _ in range(n)]
    for _ in range(len(list_path)):
        x, y, time = list_path.popleft()
        for i in range(4):
            nx = x + dx[i]
            ny = y + dy[i]
            if 0 <= nx < n and 0 <= ny < m and (graph[nx][ny] != 'X' and graph[nx][ny] != '*') and not visited[nx][ny]:
                visited[nx][ny] = 1
                if graph[nx][ny] == 'D':
                    return time + 1
                list_path.append((nx, ny, time + 1))
    return -1

n, m = map(int, input().split())
graph = []
sx, sy = 0, 0
dx = [-1, 1, 0, 0]
dy = [0, 0, -1, 1]

for i in range(n):
    graph.append(list(input().rstrip()))
    if 'S' in graph[i]:
        sx = i
        sy = graph[i].index('S')

list_path = deque([(sx, sy, 0)])

while True:
    list_water = set()
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if graph[i][j] == '*':
                find_water(i, j) # 물이 채워져야 하는 위치 찾기

    for i, j in list_water:
        graph[i][j] = '*' # 물을 고슴도치보다 먼저 이동시키기

    ans = find_path()
    if ans != -1:
        print(ans)
        break
    elif len(list_path) == 0:
        print('KAKTUS')
        break

이것이 나의 첫번째 코드..

  • list_water: 현재 물의 위치로부터 퍼져나가야 하는 모든 위치를 담음
  • find_water: list_water에 원소를 채우는 함수
  • list_path: 현재 고슴도치의 위치로부터 이동할 수 있는 모든 위치를 담음
  • find_path: list_path에 원소를 채우는 함수

while문을 한 번 돌 때, 시간이 1 증가하는 동안 일어나야 하는 일을 수행한다.

퍼져나가야 하는 모든 위치를 찾아서 물을 먼저 퍼뜨리고 (고슴도치가 물에 잠기지 못하도록), 그 후에 고슴도치를 이동시킨다.

고슴도치 이동 함수인 find_path에는 리턴값이 있는데, 이 리턴값은 굴 D에 도착했을 때의 시간이다. 이 시간에 D에 도착하지 못한다면 -1을 리턴한다. 때문에 리턴값이 -1이 아니라면 D에 도착했다는 것이므로 시간을 출력하고 while문을 빠져나온다.

또 다른 종료조건은 고슴도치가 더이상 이동할 곳이 없는데 아직 D에 도착하지 못했을 경우다. 이 경우, 이동할 수 있는 모든 위치를 담는 list_path가 비었을 것이므로 len(list_path) == 0이면 KAKTUS를 출력하고 while문을 빠져나온다.

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