https://www.acmicpc.net/problem/16236

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문제 설명

N×N 크기의 공간에 물고기 M마리와 아기 상어 1마리가 있다. 공간은 1×1 크기의 정사각형 칸으로 나누어져 있다. 한 칸에는 물고기가 최대 1마리 존재한다.

아기 상어와 물고기는 모두 크기를 가지고 있고, 이 크기는 자연수이다. 가장 처음에 아기 상어의 크기는 2이고, 아기 상어는 1초에 상하좌우로 인접한 한 칸씩 이동한다.

아기 상어는 자신의 크기보다 큰 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 없고, 나머지 칸은 모두 지나갈 수 있다. 아기 상어는 자신의 크기보다 작은 물고기만 먹을 수 있다. 따라서, 크기가 같은 물고기는 먹을 수 없지만, 그 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 있다.

아기 상어가 어디로 이동할지 결정하는 방법은 아래와 같다.

더 이상 먹을 수 있는 물고기가 공간에 없다면 아기 상어는 엄마 상어에게 도움을 요청한다.
먹을 수 있는 물고기가 1마리라면, 그 물고기를 먹으러 간다.
먹을 수 있는 물고기가 1마리보다 많다면, 거리가 가장 가까운 물고기를 먹으러 간다.
거리는 아기 상어가 있는 칸에서 물고기가 있는 칸으로 이동할 때, 지나야하는 칸의 개수의 최솟값이다.
거리가 가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다.
아기 상어의 이동은 1초 걸리고, 물고기를 먹는데 걸리는 시간은 없다고 가정한다. 즉, 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기가 있는 칸으로 이동했다면, 이동과 동시에 물고기를 먹는다. 물고기를 먹으면, 그 칸은 빈 칸이 된다.

아기 상어는 자신의 크기와 같은 수의 물고기를 먹을 때 마다 크기가 1 증가한다. 예를 들어, 크기가 2인 아기 상어는 물고기를 2마리 먹으면 크기가 3이 된다.

공간의 상태가 주어졌을 때, 아기 상어가 몇 초 동안 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력
첫째 줄에 공간의 크기 N(2 ≤ N ≤ 20)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 공간의 상태가 주어진다. 공간의 상태는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9로 이루어져 있고, 아래와 같은 의미를 가진다.

0: 빈 칸
1, 2, 3, 4, 5, 6: 칸에 있는 물고기의 크기
9: 아기 상어의 위치
아기 상어는 공간에 한 마리 있다.

출력
첫째 줄에 아기 상어가 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는 시간을 출력한다.

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풀이

package gold3;

import java.io.*;
import java.util.*;

public class B16236 {
	static class Shark {
		int i, j, time, weight;

		public Shark(int i, int j, int time, int weight) {
			super();
			this.i = i;
			this.j = j;
			this.time = time;
			this.weight = weight;
		}
	}

	static int[][] map;
	static int N, res;
	static int[] di = { -1, 1, 0, 0 };
	static int[] dj = { 0, 0, -1, 1 };
	static Shark shark; // 상어의 위치와 상태
	static boolean findFood; // 음식을 찾았는지
	static Queue<Shark> foods = new LinkedList<>();
	static int eatCnt; // 상어가 먹은 물고기 수

	public static void main(String[] args) throws NumberFormatException, IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		
		N = Integer.parseInt(br.readLine());
		map = new int[N][N];

		for (int i = 0; i < N; i++) {
			StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
			for (int j = 0; j < N; j++) {
				map[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
				
				if(map[i][j]==9) {
					shark = new Shark(i, j, 0, 2);
					map[i][j] = 0;
				}
			}
		} // end input
		
		do {
			findFood = false;
			bfs(shark); // 상어가 이동할 수 있는지 볼 거임
		}while(findFood); // 먹이를 찾을 수 있는 동안
		
		System.out.println(res);
	}
	
	static void bfs(Shark s) {
		boolean[][] visit = new boolean[N][N]; 
		Queue<Shark> q = new LinkedList<>();
		q.offer(s);
		visit[s.i][s.j] = true;
		
		while(!q.isEmpty()) {
			Shark now = q.poll();
			for (int n = 0; n < 4; n++) {
				int ni = now.i + di[n];
				int nj = now.j + dj[n];
				
				if(ni<0 || ni>=N || nj<0 || nj>=N || visit[ni][nj]) continue;
				
				if(map[ni][nj] == 0 || map[ni][nj] == now.weight) { // 이동만 할 수 있음
					q.offer(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));
					visit[ni][nj] = true;
				}
				else if(map[ni][nj] < now.weight) { // 먹을 수 있음
					foods.add(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));
					
					// 다른 사방에도 먹을 게 있을지도
					for (int n2 = 0; n2 < 4; n2++) {
						
						if(n2==n) continue;
						
						int ni2 = now.i + di[n2];
						int nj2 = now.j + dj[n2];
						
						if(ni2<0 || ni2>=N || nj2<0 || nj2>=N || visit[ni2][nj2]) continue;
						
						if(map[ni2][nj2] < now.weight && map[ni2][nj2]!=0) {
							foods.add(new Shark(ni2, nj2, now.time+1, now.weight));
						}
					}
					findFood = true;
					break;
				}
			}
		}
		if(!findFood) // 위에서 음식 못찾았으면 망함 
			return; 
		
		// 가까운 음식을 찾았어도 위에있고 왼쪽에 있는 걸 고를 수 있음 
		visit = new boolean[N][N]; 
		int size = q.size();
		while(size-->0) {
			Shark now = q.poll();
			for (int n = 0; n < 4; n++) {
				int ni = now.i + di[n];
				int nj = now.j + dj[n];
				
				if(ni<0 || ni>=N || nj<0 || nj>=N || visit[ni][nj]) continue;
				
				if(map[ni][nj] == 0 || map[ni][nj] == now.weight) { // 이동만 할 수 있음
					q.offer(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));
					visit[ni][nj] = true;
				}
				else if(map[ni][nj] < now.weight)  // 먹을 수 있음
					foods.add(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));
			}
		}
		
		finalLoc(); // 최종적으로 상어의 상태 변경
	}
	
	// 같은 거리 중 더 위에 있고 왼쪽에 있는 것
	static void finalLoc() {
		Shark loc = foods.poll();
		while(!foods.isEmpty()) {
			Shark s = foods.poll();
			if(s.i < loc.i && s.time <= loc.time) { // 위에있는거 선택
				loc = s;
			}else if(s.i == loc.i) {
				if(s.j < loc.j && s.time <= loc.time ) 
					loc = s;
			}
		}
		
		// 결국 먹이가 골라지고 상어가 그쪽으로 이동
		res = loc.time;
		eatCnt++;
		if(eatCnt == shark.weight) {
			loc.weight++;
			eatCnt=0;
		}
		shark = loc;
		map[loc.i][loc.j] = 0;
	}
}

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코드별 풀이

main

	do {
			findFood = false;
			bfs(shark); // 상어가 이동할 수 있는지 볼 거임
		}while(findFood); // 먹이를 찾을 수 있는 동안

• findFood는 현재 상어shark의 위치에서 탐색을 시작하여, 음식을 찾았는지 검사하는 변수이다.
• 처음에는 bfs를 한 번 실행하고 그 후부터 bfs에서 음식을 찾았는지의 여부를 통해 음식 탐색을 이어나간다.

bfs

static void bfs(Shark s) {
		boolean[][] visit = new boolean[N][N]; 
		Queue<Shark> q = new LinkedList<>();
		q.offer(s);
		visit[s.i][s.j] = true;
        //
		while(!q.isEmpty()) {
			Shark now = q.poll();
			for (int n = 0; n < 4; n++) {
				int ni = now.i + di[n];
				int nj = now.j + dj[n];
				//
				if(ni<0 || ni>=N || nj<0 || nj>=N || visit[ni][nj]) continue;
				//
				if(map[ni][nj] == 0 || map[ni][nj] == now.weight) { // 이동만 할 수 있음
					q.offer(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));
					visit[ni][nj] = true;
				}
				else if(map[ni][nj] < now.weight) { // 먹을 수 있음
					foods.add(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));

• 상어의 현재 위치를 s에서 추출해와서 bfs를 통해 음식에 접근할 수 있는지 검사한다.
• 탐색하려는 곳의 값이 0이거나 s의 weight와 같으면 이동할 수 있으며, 그것이 아니고 작을 뿐이면 먹을 수 있는 음식이란 뜻이다.

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• 만약 어떤 곳으로 이동했을 때 먹을 수 있는 음식을 찾았다면 다른 방향에도 음식이 있을 수 있으므로 다른 세 방향으로도 탐색을 실시해야 한다.

// 다른 사방에도 먹을 게 있을지도
					for (int n2 = 0; n2 < 4; n2++) {
						//
						if(n2==n) continue;
						//
						int ni2 = now.i + di[n2];
						int nj2 = now.j + dj[n2];
						//
						if(ni2<0 || ni2>=N || nj2<0 || nj2>=N || visit[ni2][nj2]) continue;
						//
						if(map[ni2][nj2] < now.weight && map[ni2][nj2]!=0) {
							foods.add(new Shark(ni2, nj2, now.time+1, now.weight));
						}
					}
					findFood = true;
					break;
				}

• 먹을 수 있는 음식을 찾았다면 어쨌든 먹이로 가능한 후보군에 둔다. foods.add()
• 그리고 가장 가까운 음식이었으므로 반복문을 중단하고 먹이를 찾았다고 판단한다.
  

if(!findFood) // 위에서 음식 못찾았으면 망함 
			return; 

• 위의 bfs에서 음식을 찾지 못했다면 더는 상어는 먹이를 먹을 수 없다는 뜻이 된다.

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// 가까운 음식을 찾았어도 위에있고 왼쪽에 있는 걸 고를 수 있음 
		visit = new boolean[N][N]; 
		int size = q.size();
		while(size-->0) {
			Shark now = q.poll();
			for (int n = 0; n < 4; n++) {
				int ni = now.i + di[n];
				int nj = now.j + dj[n];
				//
				if(ni<0 || ni>=N || nj<0 || nj>=N || visit[ni][nj]) continue;
				//
				else if(map[ni][nj] < now.weight && map[ni][nj]!=0)  // 먹을 수 있음
					foods.add(new Shark(ni, nj, now.time+1, now.weight));
			}
		}
		//
		finalLoc(); // 최종적으로 상어의 상태 변경

• 그러나 가장 가까운 음식을 찾았다고 해도, 아직 큐에 남아있는 상어의 위치에서 다른 네 방향으로 탐색하면 또 먹이를 찾을 수 있다.
• 따라서 큐에 남은 상어들이 인접 네 방향으로 탐색하도록 하여 먹이를 찾아낸다.

finalLoc

	static void finalLoc() {
		Shark loc = foods.poll();
		while(!foods.isEmpty()) {
			Shark s = foods.poll();
			if(s.i < loc.i && s.time <= loc.time) { // 위에있는거 선택
				loc = s;
			}else if(s.i == loc.i) {
				if(s.j < loc.j && s.time <= loc.time ) 
					loc = s;
			}
		}
		//
		// 결국 먹이가 골라지고 상어가 그쪽으로 이동
		res = loc.time;
		eatCnt++;
		if(eatCnt == shark.weight) {
			loc.weight++;
			eatCnt=0;
		}
		shark = loc;
		map[loc.i][loc.j] = 0;
	}

• 음식 후보군 foods로부터 더 위에 있는 걸 고르도록 하고, 같은 높이라면 더 왼쪽에 있는 것을 고르기로 한다.
• 그리고 결정된 탐색 시간을 res에 지정하고
• 음식을 자기 몸무게만큼 먹었으면 몸무게를 1 늘려주도록 한다.
• 결국 shark는 음식 쪽으로 이동한다.

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결과

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후기

완전히 하드코딩이라 썩 괜찮은 코드는 아니다.
그래도 탐색 시간이 다른 자바 유저에 비해 나쁘지 않은 편이다.
대신 메모리가 좀 크다.

그래도 구글링 안해서 뿌듯함