백준 - 14502번: 연구소

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에서 바이러스가 유출되었다. 다행히 바이러스는 아직 퍼지지 않았고, 바이러스의 확산을 막기 위해서 연구소에 벽을 세우려고 한다.

연구소는 크기가 N×M인 직사각형으로 나타낼 수 있으며, 직사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다.

일부 칸은 바이러스가 존재하며, 이 바이러스는 상하좌우로 인접한 빈 칸으로 모두 퍼져나갈 수 있다. 새로 세울 수 있는 벽의 개수는 3개이며, 꼭 3개를 세워야 한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자.

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

이때, 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 곳이다. 아무런 벽을 세우지 않는다면, 바이러스는 모든 빈 칸으로 퍼져나갈 수 있다.

2행 1열, 1행 2열, 4행 6열에 벽을 세운다면 지도의 모양은 아래와 같아지게 된다.

2 1 0 0 1 1 0
1 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

바이러스가 퍼진 뒤의 모습은 아래와 같아진다.

2 1 0 0 1 1 2
1 0 1 0 1 2 2
0 1 1 0 1 2 2
0 1 0 0 0 1 2
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

벽을 3개 세운 뒤, 바이러스가 퍼질 수 없는 곳을 안전 영역이라고 한다. 위의 지도에서 안전 영역의 크기는 27이다.

연구소의 지도가 주어졌을 때 얻을 수 있는 안전 영역 크기의 최댓값을 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 지도의 세로 크기 N과 가로 크기 M이 주어진다. (3 ≤ N, M ≤ 8)

둘째 줄부터 N개의 줄에 지도의 모양이 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 위치이다. 2의 개수는 2보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

빈 칸의 개수는 3개 이상이다.

출력

첫째 줄에 얻을 수 있는 안전 영역의 최대 크기를 출력한다.

풀이

이 문제는 크게 3가지 파트로 나눠 로직을 작성해야하는 문제이다. 문제 난이도 자체는 높진 않지만, 각 파트별로 정확하게 로직을 작성해야만 원하는 결과를 얻을 수 있다.

문제를 분석해보면 첫번째로 해야할 일은 벽을 세우는 것이다. 두번째는 바이러스를 퍼트리고, 마지막으로는 안전영역을 카운팅해주는 것이다.

개인적으로 생각했을 때, 이 문제에서 주의할점은 벽을 세울때마다 바이러스가 퍼지는 구간이 달라지는데 이 부분에 대해서만 잘 작성한다면 틀리지 않을 수 있을 것 같다. 이러한 내용들을 기반으로 코드를 작성한 순서를 나열해보면

1. 주어진 정보를 입력받고
2. 먼저 벽을 세운다. 벽을 세울땐 백트래킹 기법을 사용하여 벽을 세울 수 있는 모든 수를 따져본다.
3. 벽 3개를 다 세웠다면 바이러스를 퍼트릴 준비를 한다.
4. 퍼트리기전 벽 3개에가 세워질때마다 그래프 탐색을 진행하기 때문에 방문 배열을 항상 초기화시킨다.
5. 바이러스를 퍼트릴때, 3번 과정에서 만들었던 배열의 입력값들을 깊은 복사로 임의의 변수에 대입시킨다
   1. 최초 탐색시 바이러스를 퍼트리고 나서, 그 다음 탐색을 위해 퍼트렸던 바이러스들을 원복시키는 과정이 필요하고, 그러한 과정이 귀찮기 때문에 매 탐색시 새로운 2차원 배열을 똑같이 만든다.
6. 바이러스의 위치를 저장한 후, bfs 탐색을 실시한다.
7. 안정영역의 수를 카운팅한다.

소스 코드

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

class Pair {
    int x;
    int y;
    
    Pair(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
}

public class Main {

	static int N, M, safetyZone;
	static int dx[];
	static int dy[];
	static int virusMap[][];
	static boolean visited[][];

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());

		N = Integer.parseInt(st.nextToken());
		M = Integer.parseInt(st.nextToken());
		dx = new int[]{1, 0, -1, 0};
		dy = new int[]{0, 1, 0, -1};

		virusMap = new int[N][M];
		visited = new boolean[N][M];

		for (int i = 0; i < N; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine(), " ");
			for (int j = 0; j < M; j++) {
				virusMap[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
			}
		} // 입력 끝

		// 벽 세우기
		createWall(0);

		// 결과 출력
		System.out.println(safetyZone);
	}

	private static void createWall(int count) {
		if (count == 3) {
			// 벽을 다 세우면 바이러스를 퍼트린다.
			spreadVirus();
		} else {
			for (int i = 0; i < N; i++) {
				for (int j = 0; j < M; j++) {
					if (virusMap[i][j] == 0) {
						virusMap[i][j] = 1;
						createWall(count + 1);
						virusMap[i][j] = 0;
					}
				}
			}
		}
	}

	private static void spreadVirus() {
		// 매번 탐색해줄때마다 방문 배열을 초기화 시켜야한다.
		visited = new boolean[N][M];

		// 배열 복사
		int[][] copyMap = new int[N][M];

		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < M; j++) {
				copyMap[i][j] = virusMap[i][j];
			}
		}

		// 바이러스 위치 저장
		Queue<Pair> queue = new LinkedList<>();

		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < M; j++) {
				if (copyMap[i][j] == 2) {
					queue.add(new Pair(i, j));
					visited[i][j] = true;
				}
			}
		}

		// 바이러스를 퍼트린다.
		while (!queue.isEmpty()) {
			Pair cur = queue.poll();

			for (int i = 0; i < 4; i++) {
				int nx = cur.x + dx[i];
				int ny = cur.y + dy[i];

				if (nx < 0 || nx >= N || ny < 0 || ny >= M) {
					continue;
				}

				if (visited[nx][ny] || copyMap[nx][ny] == 1) {
					continue;
				}

				queue.add(new Pair(nx, ny));
				visited[nx][ny] = true;
				copyMap[nx][ny] = 2;
			}
		}

		countSafetyZone(copyMap);
	}

	private static void countSafetyZone(int[][] copyMap) {
		int count = 0;

		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < M; j++) {
				if (copyMap[i][j] == 0) {
					count++;
				}
			}
		}

		safetyZone = Math.max(count, safetyZone);
	}
}