[Python] DFS & BFS

마이제이·2021년 9월 2일
0

BFS 예제

from collections import deque

# BFS 메서드 정의
def bfs(graph, start, visited):
  # 큐 구현을 위해 deque 라이브러리 사용
  queue = deque([start])
  # 현재 노드를 방문 처리
  visited[start] = True
  # 큐가 빌 때까지 반복
  while queue:
    # 큐에서 하나의 원소를 뽑아 출력
    v = queue.popleft()
    print(v, end=' ')
    # 해당 원소와 연결된, 아직 방문하지 않은 원소들을 큐에 삽입
    for i in graph[v]:
      if not visited[i]:
        queue.append(i)
        visited[i] = True

# 각 노드가 연결된 정보를 리스트 자료형으로 표현 (2차원 리스트)
# 각 노드에 인접한 노드를 순서대로 나열 (0부터 오름차순)
# 0번 노드는 없으므로 빈칸
graph = [
  [],
  [2, 3, 8],
  [1, 7],
  [1, 4, 5],
  [3, 5],
  [3, 4],
  [7],
  [2, 6, 8],
  [1, 7]
]

# 각 노드가 방문된 정보를 리스트 자료형으로 표현 (1차원 리스트)
# visited의 모든 값을 False로 초기화
visited = [False] * 9

# 정의된 BFS 함수 호출
bfs(graph, 1, visited)

데크 (Deque)

  • deque.append(thing) : thing을 데크의 오른쪽 끝에 삽입
  • deque.appendleft(thing) : thing을 데크의 왼쪽 끝에 삽입
  • deque.pop() : 데크의 오른쪽 끝 엘리먼트를 가져오는 동시에 데크에서 삭제
  • deque.popleft() : 데크의 왼쪽 끝 엘리먼트를 가져오는 동시에 데크에서 삭제
  • deque.extend(array) : 주어진 배열(array)을 순환하면서 데크의 오른쪽에 추가
  • deque.extendleft(array) : 주어진 배열(array)을 순환하면서 데크의 왼쪽에 추가
  • deque.remove(thing) : thing을 데크에서 찾아 삭제
  • deque.rotate(num) : 데크를 num만큼 회전 (양수면 오른쪽, 음수면 왼쪽)

5-1  음료수 얼려 먹기

문제

N * M 크기의 얼음 틀이 있다.
구멍이 뚫려 있는 부분은 0, 칸막이가 존재하는 부분은 1로 표시된다.
구멍이 뚫려 있는 부분끼리 상, 하, 좌, 우로 붙어 있는 경우 서로 연결되어 있는 것으로 간주한다.
이때 얼음 틀의 모양이 주어졌을 때 생성되는 총 아이스크림의 개수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

조건

- 첫 번째 줄에 얼음 틀의 세로 길이 N과 가로 길이 M이 주어진다. (1 <= N, M <= 1000)
- 두 번째 줄부터 N+1 번째 줄까지 얼음 틀의 형태가 주어진다.
- 이때 구멍이 뚫려있는 부분은 0, 그렇지 않은 부분은 1이다.
- 한 번에 만들 수 있는 아이스크림의 개수를 출력한다.

입력 예시

15 14
00000111100000
11111101111110
11011101101110
11011101100000
11011111111111
11011111111100
11000000011111
01111111111111
00000000011111
01111111111000
00011111111000
00000000111000
11111111110011
11100011111111
11100011111111

출력 예시

8

소스코드

# N, M을 공백으로 구분하여 입력받기
n, m = map(int, input().split())

# 2차원 리스트의 맵 정보 입력받기
graph = []
for i in range(n):
  graph.append(list(map(int, input())))

# DFS로 특정한 노드를 방문한 뒤에 연결된 모든 노드들도 방문
def dfs(x, y):
  # 주어진 범위를 벗어나는 경우에는 즉시 종료
  if x <= 1 or x >= n or y <= -1 or y >= m:
    return False
  # 현재 노드를 아직 방문하지 않았다면
  if graph[x][y] == 0:
    # 해당 노드 방문 처리
    graph[x][y] = 1
    # 상, 하, 좌, 우의 위치도 모두 재귀적으로 호출
    dfs(x - 1, y)
    dfs(x, y -1)
    dfs(x + 1, y)
    dfs(x, y + 1)
    return True
  return False

# 모든 노드(위치)에 대하여 음료수 채우기
result = 0
for i in range(n):
  for j in range(m):
    # 현재 위치에서 DFS 수행
    if dfs(i, j) == True:
      result += 1

# 정답 출력
print(result)

5-2  미로 탈출

문제

동빈이는 N * M 크기의 직사각형 형태의 미로에 갇혀 있다.
미로에는 여러 마리의 괴물이 있어 이를 피해 탈출해야 한다.
동빈이의 위치는 (1, 1)이고 미로의 출구는 (N, M)의 위치에 존재하며,
한 번에 한 칸씩 이동할 수 있다.
괴물이 있는 부분은 0으로, 괴물이 없는 부분은 1로 표시되어 있다.
미로는 반드시 탈출할 수 있는 형태로 제시된다.
이 때 동빈이가 탈출하기 위해 움직여야 하는 최소 칸의 개수를 구하시오.
단, 칸을 셀 때는 시작 칸과 마지막 칸을 모두 포함해서 계산한다.

조건

- 첫째 줄에 두 정수 N, M(4 <= N, M <= 200)이 주어진다.
- 다음 N개의 줄에는 각각 M개의 정수(0 또는 1)로 미로의 정보가 주어진다.
- 각각의 수들은 공백 없이 붙어서 입력으로 제시된다.
- 시작 칸과 마지막 칸은 항상 1이다.

입력 예시

5 6
101010
111111
000001
111111
111111

출력 예시

10

소스코드

from collections import deque

# N, M을 공백으로 구분하여 입력받기
n, m =  map(int, input().split())
# 2차원 리스트의 맵 정보 입력받기
graph = []
for i in range(n):
  graph.append(list(map(int, input())))

# 이동할 네 방향 정의 (상, 하, 좌, 우)
dx = [-1, 1, 0, 0]
dy = [0, 0, -1, 1]

# BFS 소스코드 구현
def bfs(x, y):
  # 큐(Queue) 구현을 위해 deque 라이브러리 사용
  queue = deque()
  # (x, y)를 데크의 오른쪽 끝에 삽입
  queue.append((x, y))
  # 큐가 빌 때까지 반복
  while queue:
    # 데크의 왼쪽 끝과 그 다음에 있는 엘리먼트를 가져와 각각 x, y에 대입함과 동시에 데크에서 삭제
    x, y = queue.popleft()
    # 현재 위치에서 네 방향으로의 위치 확인
    for i in range(4):
      nx = x + dx[i]
      ny = y + dy[i]
      # 미로 찾기 공간을 벗어난 경우 무시
      if nx < 0 or ny < 0 or nx >= n or ny >= m:
        continue
      # 벽인 경우 무시
      if graph[nx][ny] == 0:
        continue
      # 해당 노드를 처음 방문하는 경우에만 최단 거리 기록
      if graph[nx][ny] == 1:
        graph[nx][ny] = graph[x][y] + 1
        queue.append((nx, ny))
  # 가장 오른쪽 아래까지의 최단 거리 반환
  return graph[n - 1][m - 1]

# BFS를 수행한 결과 출력
print(bfs(0, 0))
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