문제
스타트링크가 "스타트 택시"라는 이름의 택시 사업을 시작했다. 스타트 택시는 특이하게도 손님을 도착지로 데려다줄 때마다 연료가 충전되고, 연료가 바닥나면 그 날의 업무가 끝난다.
택시 기사 최백준은 오늘 M명의 승객을 태우는 것이 목표이다. 백준이 활동할 영역은 N×N 크기의 격자로 나타낼 수 있고, 각 칸은 비어 있거나 벽이 놓여 있다. 택시가 빈칸에 있을 때, 상하좌우로 인접한 빈칸 중 하나로 이동할 수 있다. 알고리즘 경력이 많은 백준은 특정 위치로 이동할 때 항상 최단경로로만 이동한다.
M명의 승객은 빈칸 중 하나에 서 있으며, 다른 빈칸 중 하나로 이동하려고 한다. 여러 승객이 같이 탑승하는 경우는 없다. 따라서 백준은 한 승객을 태워 목적지로 이동시키는 일을 M번 반복해야 한다. 각 승객은 스스로 움직이지 않으며, 출발지에서만 택시에 탈 수 있고, 목적지에서만 택시에서 내릴 수 있다.
백준이 태울 승객을 고를 때는 현재 위치에서 최단거리가 가장 짧은 승객을 고른다. 그런 승객이 여러 명이면 그중 행 번호가 가장 작은 승객을, 그런 승객도 여러 명이면 그중 열 번호가 가장 작은 승객을 고른다. 택시와 승객이 같은 위치에 서 있으면 그 승객까지의 최단거리는 0이다. 연료는 한 칸 이동할 때마다 1만큼 소모된다. 한 승객을 목적지로 성공적으로 이동시키면, 그 승객을 태워 이동하면서 소모한 연료 양의 두 배가 충전된다. 이동하는 도중에 연료가 바닥나면 이동에 실패하고, 그 날의 업무가 끝난다. 승객을 목적지로 이동시킨 동시에 연료가 바닥나는 경우는 실패한 것으로 간주하지 않는다.
<그림 1>은 택시가 활동할 영역의 지도를 나타내며, 택시와 세 명의 승객의 출발지와 목적지가 표시되어 있다. 택시의 현재 연료 양은 15이다. 현재 택시에서 각 손님까지의 최단거리는 각각 9, 6, 7이므로, 택시는 2번 승객의 출발지로 이동한다.
<그림 2>는 택시가 2번 승객의 출발지로 가는 경로를, <그림 3>은 2번 승객의 출발지에서 목적지로 가는 경로를 나타낸다. 목적지로 이동할 때까지 소비한 연료는 6이고, 이동하고 나서 12가 충전되므로 남은 연료의 양은 15이다. 이제 택시에서 각 손님까지의 최단거리는 둘 다 7이므로, 택시는 둘 중 행 번호가 더 작은 1번 승객의 출발지로 이동한다.
<그림 4>와 <그림 5>는 택시가 1번 승객을 태워 목적지로 이동시키는 경로를 나타낸다. 남은 연료의 양은 15 - 7 - 7 + 7×2 = 15이다.
<그림 6>과 <그림 7>은 택시가 3번 승객을 태워 목적지로 이동시키는 경로를 나타낸다. 최종적으로 남은 연료의 양은 15 - 5 - 4 + 4×2 = 14이다.
모든 승객을 성공적으로 데려다줄 수 있는지 알아내고, 데려다줄 수 있을 경우 최종적으로 남는 연료의 양을 출력하는 프로그램을 작성하시오.
입력
첫 줄에 N, M, 그리고 초기 연료의 양이 주어진다. (2 ≤ N ≤ 20, 1 ≤ M ≤ N2, 1 ≤ 초기 연료 ≤ 500,000) 연료는 무한히 많이 담을 수 있기 때문에, 초기 연료의 양을 넘어서 충전될 수도 있다.
다음 줄부터 N개의 줄에 걸쳐 백준이 활동할 영역의 지도가 주어진다. 0은 빈칸, 1은 벽을 나타낸다.
다음 줄에는 백준이 운전을 시작하는 칸의 행 번호와 열 번호가 주어진다. 행과 열 번호는 1 이상 N 이하의 자연수이고, 운전을 시작하는 칸은 빈칸이다.
그다음 줄부터 M개의 줄에 걸쳐 각 승객의 출발지의 행과 열 번호, 그리고 목적지의 행과 열 번호가 주어진다. 모든 출발지와 목적지는 빈칸이고, 모든 출발지는 서로 다르며, 각 손님의 출발지와 목적지는 다르다.
출력
모든 손님을 이동시키고 연료를 충전했을 때 남은 연료의 양을 출력한다. 단, 이동 도중에 연료가 바닥나서 다음 출발지나 목적지로 이동할 수 없으면 -1을 출력한다. 모든 손님을 이동시킬 수 없는 경우에도 -1을 출력한다.
Java
import java.util.*;
import java.io.*;
public class Main {
static int N, M, E, count;
static int[][] arr;
static boolean[][] visited;
static Node[] dest;
static Node taxi;
static int[] dx = { -1, 1, 0, 0 };
static int[] dy = { 0, 0, 1, -1 };
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
StringTokenizer st;
st = new StringTokenizer(br.readLine());
N = Integer.parseInt(st.nextToken());
M = Integer.parseInt(st.nextToken());
E = Integer.parseInt(st.nextToken());
arr = new int[N][N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
st = new StringTokenizer(br.readLine());
for (int j = 0; j < N; j++) {
arr[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
arr[i][j] = arr[i][j] == 1 ? -1 : arr[i][j];
}
}
visited = new boolean[N][N];
st = new StringTokenizer(br.readLine());
taxi = new Node(Integer.parseInt(st.nextToken())-1, Integer.parseInt(st.nextToken())-1);
dest = new Node[M+1];
for (int i = 1; i <= M; i++) {
st = new StringTokenizer(br.readLine());
int x = Integer.parseInt(st.nextToken())-1;
int y = Integer.parseInt(st.nextToken())-1;
arr[x][y] = i;
x = Integer.parseInt(st.nextToken())-1;
y = Integer.parseInt(st.nextToken())-1;
dest[i] = new Node(x, y);
}
// M번 반복.
for (int i = 0; i < M; i++) {
int p = find(taxi); // 승객 찾기.
E -= count;
if (E <= 0 || p == -1) {
System.out.println(-1);
return ;
}
// 목적지 찾기.
int d = destination(taxi, p);
if (E < d || d == -1) {
System.out.println(-1);
return;
}
E += d;
arr[taxi.x][taxi.y] = 0;
taxi = dest[p];
}
System.out.println(E);
}
public static int find(Node t) {
visited = new boolean[N][N];
Queue<Node> q = new LinkedList<>();
PriorityQueue<Node> pq = new PriorityQueue<>();
q.add(t);
int size;
count = 0;
if (arr[t.x][t.y] > 0) {
return arr[t.x][t.y];
}
while(!q.isEmpty()) {
size = q.size();
count++;
for (int s = 0; s < size; s++) {
Node n = q.poll();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = n.x + dx[i];
int ny = n.y + dy[i];
if (!check(nx, ny) || visited[nx][ny])
continue;
if (arr[nx][ny] >= 0) {
q.add(new Node(nx, ny));
if (arr[nx][ny] > 0) {
pq.add(new Node(nx, ny));
}
visited[nx][ny] = true;
}
}
}
if (!pq.isEmpty()) {
taxi = pq.poll();
return arr[taxi.x][taxi.y];
}
}
return -1;
}
public static int destination(Node t, int target) {
Queue<Node> q = new LinkedList<>();
q.add(t);
visited = new boolean[N][N];
count = 0;
int size;
while(!q.isEmpty()) {
size = q.size();
for (int s = 0; s < size; s++) {
Node n = q.poll();
if (n.x == dest[target].x && n.y == dest[target].y) {
return count;
}
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = n.x + dx[i];
int ny = n.y + dy[i];
if (!check(nx, ny) || visited[nx][ny])
continue;
if (arr[nx][ny] >= 0) {
q.add(new Node(nx, ny));
visited[nx][ny] = true;
}
}
}
count++;
}
return -1;
}
public static boolean check(int x, int y) {
if (x < 0 || y < 0 || x >= N || y >= N) {
return false;
}
return true;
}
}
class Node implements Comparable<Node> {
int x, y;
Node (int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
@Override
public int compareTo(Node n) {
if (this.x == n.x) {
return this.y - n.y;
}
return this.x - n.x;
}
}- 가까운 승객 찾은 후 에너지 계산.
- 목적지 도착 후 에너지 계산.
- 1, 2번 반복.
- 같은 거리에 여러 탑승객의 경우를 for문으로 현재 방향 제외해서 구했었는데 Comparable 인터페이스로 구현.
- 너무 한 메소드에 집중해서 기능을 만들려고 하니 하루종일 걸린 문제.
- 작은 기능을 나눠서 차례대로 구현히자.
