[백준 14503 / Gold5] 로봇 청소기 - Java(자바)

❓문제 설명

작성자 : 좌상현
문제 링크 : https://www.acmicpc.net/problem/14503

로봇 청소기와 방의 상태가 주어졌을 때, 청소하는 영역의 개수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

로봇 청소기가 있는 방은 $N \times M$ 크기의 직사각형으로 나타낼 수 있으며,
$1 \times 1$ 크기의 정사각형 칸으로 나누어져 있다. 각각의 칸은 벽 또는 빈 칸이다.
청소기는 바라보는 방향이 있으며, 이 방향은 동, 서, 남, 북 중 하나이다. 방의 각 칸은 좌표
$(r, c)$로 나타낼 수 있고, 가장 북쪽 줄의 가장 서쪽 칸의 좌표가 $(0, 0)$, 가장 남쪽
줄의 가장 동쪽 칸의 좌표가 $(N-1, M-1)$이다.
즉, 좌표 $(r, c)$는 북쪽에서 $(r+1)$번째에 있는 줄의 서쪽에서 $(c+1)$번째 칸을 가리킨다.
처음에 빈 칸은 전부 청소되지 않은 상태이다.

로봇 청소기는 다음과 같이 작동한다.

1. 현재 칸이 아직 청소되지 않은 경우, 현재 칸을 청소한다.

2. 현재 칸의 주변 $4$칸 중 청소되지 않은 빈 칸이 없는 경우,
   2-1. 바라보는 방향을 유지한 채로 한 칸 후진할 수 있다면 한 칸 후진하고 1번으로 돌아간다.
   2-2. 바라보는 방향의 뒤쪽 칸이 벽이라 후진할 수 없다면 작동을 멈춘다.

3. 현재 칸의 주변 $4$칸 중 청소되지 않은 빈 칸이 있는 경우,
   3-1. 반시계 방향으로 $90^\circ$ 회전한다.
   3-2. 바라보는 방향을 기준으로 앞쪽 칸이 청소되지 않은 빈 칸인 경우 한 칸 전진한다.
   3-3. 1번으로 돌아간다.

❗제약 조건

입력
첫째 줄에 방의 크기 $N$과 $M$이 입력된다. $(3 \le N, M \le 50)$ 
둘째 줄에 처음에 로봇 청소기가 있는 칸의 좌표 $(r, c)$와 처음에 로봇 청소기가 바라보는
방향 $d$가 입력된다.
$d$가 $0$인 경우 북쪽, $1$인 경우 동쪽, $2$인 경우 남쪽, $3$인 경우 서쪽을 바라보고 있는 것이다.

셋째 줄부터 $N$개의 줄에 각 장소의 상태를 나타내는 $N \times M$개의 값이 한 줄에
$M$개씩 입력된다.
$i$번째 줄의 $j$번째 값은 칸 $(i, j)$의 상태를 나타내며,
이 값이 $0$인 경우 $(i, j)$가 청소되지 않은 빈 칸이고, $1$인 경우 $(i, j)$에 벽이 있는 것이다.
방의 가장 북쪽, 가장 남쪽, 가장 서쪽, 가장 동쪽 줄 중 하나 이상에 위치한 모든 칸에는 벽이 있다. 로봇 청소기가 있는 칸은 항상 빈 칸이다.

출력
로봇 청소기가 작동을 시작한 후 작동을 멈출 때까지 청소하는 칸의 개수를 출력한다.

🎁 문제 풀이

로봇 청소기의 움직임은 다음과 같습니다.

1. 현재 위치가 청소되지 않은 경우, 청소 실행
2. 4방면에 청소해야 할 구역이 있다면 → 반시계 방향으로 90도 회전하면서
   해당 구역 이동 후, 1번 회귀.
3. 4방면에 청소해야 할 구역이 없다면 → 뒤쪽 칸이 벽이 아니면 후진, 벽이면 종료

3번 경우에서 뒤쪽 칸이 벽일 때까지, while 문을 이용하여 로봇의 움직임을 제어하도록
만들었습니다.
크게는 cleaning 메서드를 이용하여 로봇을 제어하고, 4방면에 청소해야 할 구역이 있는지
확인하는 scan 메서드를 따로 구현했습니다.
또한 청소 완료한 칸의 값을 2 로 변경함으로서 이동은 할 수 있지만, 벽과는 구분되도록 설정했습니다.
문제에서 요구하는 대로 r,c 값과 d값을 변경하면서 청소할때마다, cnt 값을
증가시킨 후, cleaning 함수가 break 문을 만나서 종료되면, cnt 값을 출력해주면 됩니다!

이 문제에서 제가 놓쳤던 부분이 있었는데,

1. 로봇은 반시계 방향으로 돈다.
   → 처음에는 시계 방향으로 생각하여 방향인 d 값을 d = (d + 1) % 4 로 변경했는데,
   삼항 연산자를 이용하여 반시계 방향을 구현했습니다.

🖥️ 코드

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

public class Main {

    static int n, m, r, c, d;
    static int[][] room;    // 0 -> 청소 x , 1 -> 벽, 2 -> 청소 완료
    static int cnt = 0;
    static int[] dx = {-1, 0, 1, 0};
    static int[] dy = {0, 1, 0, -1};

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());

        // 방 크기 입력
        n = Integer.parseInt(st.nextToken());
        m = Integer.parseInt(st.nextToken());

        st = new StringTokenizer(br.readLine());

        r = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 로봇 i
        c = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 로봇 j
        d = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 방향 (0 = 12시, 1 = 9시, 2 = 6시, 3 = 3시)

        room = new int[n][m];

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for(int j = 0; j < m; j++) {
                room[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
            }
        }

        cleaning();
        System.out.println(cnt);
    }

    public static void cleaning() {

        while(true) {
            // 1. 현재 자리 청소하기
            if(room[r][c] == 0) {
                room[r][c] = 2;
                cnt++;
            }

            // 2. 4방면에 치워야 할 공간 있다면
            if(scan()) {
                while(true) {
                    d = d - 1 < 0 ? d - 1 + 4 : d - 1;
                    if(room[r + dx[d]][c + dy[d]] == 0) {
                        r += dx[d];
                        c += dy[d];
                        break;
                    }
                }
            }
            // 3. 4방면에 치워야 할 공간 없다면
            else {
                if(room[r - dx[d]][c - dy[d]] != 1) {
                    r -= dx[d];
                    c -= dy[d];
                }
                else {
                    break;
                }
            }
        }
    }

    // 4방면에 청소해야 할 공간이 있는지 확인
    public static boolean scan() {

        for(int i = 0; i < 4; i++) {

            int nx = r + dx[i];
            int ny = c + dy[i];

            if(nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < m && room[nx][ny] == 0) {
                return true;
            }
        }

        return false;
    }
}

🎁 코드 리팩토링

중첩된 while(true)를 분리하기위해, 움직임 여부를 기준으로 반복적으로 청소하는 함수로 분리
do-while 문을 활용해서 언제나 일단! 현재 자리를 청소하는 것을 우선순위함

1. 현재 자리를 청소한다(do)
2. 움직일 수 있다면 움직인다.
   2-1. 4방향에서 청소해야할 장소가 있다면 청소할 자리로 이동
   2-2. 청소할 곳이 없다면 후진
   2-3. 위 두 경우가 모두 불가능해, 움직일 수 없다면 청소 중지

🖥️ 코드

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

public class Main {

  static int n, m, r, c, d;
  static int[][] room;    // 0 -> 청소 x , 1 -> 벽, 2 -> 청소 완료
  static int cnt = 0;
  static int[] dx = {-1, 0, 1, 0};
  static int[] dy = {0, 1, 0, -1};

  public static void main(String[] args) throws IOException {

    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());

    // 방 크기 입력
    n = Integer.parseInt(st.nextToken());
    m = Integer.parseInt(st.nextToken());

    st = new StringTokenizer(br.readLine());

    r = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 로봇 i
    c = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 로봇 j
    d = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 방향 (0 = 12시, 1 = 9시, 2 = 6시, 3 = 3시)

    room = new int[n][m];

    for(int i = 0; i < n; i++) {
      st = new StringTokenizer(br.readLine());
      for(int j = 0; j < m; j++) {
        room[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
      }
    }

    do {
      cleanMySpot();
    } while (isMoved());

    System.out.println(cnt);
  }

  private static void cleanMySpot() {
    if(room[r][c] == 0) {
      room[r][c] = 2;
      cnt++;
    }
  }

  private static boolean isMoved() {

    for(int i = 0; i < 4; i++) {

      d = (d + 3) % 4; // 왼쪽 방향으로 회전
      int nx = r + dx[d];
      int ny = c + dy[d];

      if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < m && room[nx][ny] == 0) {
        r = nx;
        c = ny;
        return true;
      }
    }

    if(room[r - dx[d]][c - dy[d]] != 1) {
      r -= dx[d];
      c -= dy[d];
      return true;
    }

    return false;
  }

}

수정자: 연이현