[백준] 17141번 연구소 2 - Java

문제 링크

https://www.acmicpc.net/problem/17141

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에 승원이가 침입했고, 바이러스를 유출하려고 한다. 승원이는 연구소의 특정 위치에 바이러스 M개를 놓을 것이고, 승원이의 신호와 동시에 바이러스는 퍼지게 된다.

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

일부 빈 칸은 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 바이러스는 상하좌우로 인접한 모든 빈 칸으로 동시에 복제되며, 1초가 걸린다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다.

M = 3이고, 바이러스를 아래와 같이 놓은 경우 6초면 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다. 벽은 -, 바이러스를 놓은 위치는 0, 빈 칸은 바이러스가 퍼지는 시간으로 표시했다.

시간이 최소가 되는 방법은 아래와 같고, 5초만에 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다.

연구소의 상태가 주어졌을 때, 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨리는 최소 시간을 구해보자.

입력

첫째 줄에 연구소의 크기 N(5 ≤ N ≤ 50), 놓을 수 있는 바이러스의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 연구소의 상태가 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 2의 개수는 M보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

출력

연구소의 모든 빈 칸에 바이러스가 있게 되는 최소 시간을 출력한다. 바이러스를 어떻게 놓아도 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

알고리즘: BFS, 브루트포스

풀이

바이러스의 개수는 10보다 같거나 작고, 바이러스를 놓을 수 있는 칸 또한 10보다 작거나 같은 자연수이다. 위 범위를 봤을 때 바이러스를 놓을 수 있는 칸에 바이러스를 놓는 모든 경우의 수를 구해서 BFS를 돌려도 충분히 시간제한을 지킬 수 있는 범위이다.
즉 모든 조합을 찾고, 각 조합마다 BFS를 돌려서 모든 빈칸으로 바이러스가 복제되는 시간 중 최소 시간을 출력하면 된다.

소스 코드

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

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

public class Main {
    static final int dx[] = {-1, 0, 1, 0};
    static final int dy[] = {0, -1, 0, 1};
    static int N,M;
    static int lab[][];
    static boolean visited[][];
    static ArrayList<Point> put_list = new ArrayList<>();
    static ArrayList<Point> blank_list = new ArrayList<>();
    static ArrayList<Integer> result = new ArrayList<>();
    static int min = Integer.MAX_VALUE;
    public static void main(String args[]) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        N = Integer.parseInt(st.nextToken());
        M = Integer.parseInt(st.nextToken());
        lab = new int[N][N];
        for(int i=0; i<N; i++) {
            StringTokenizer n_st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for(int j=0; j<N; j++) {
                lab[i][j] = Integer.parseInt(n_st.nextToken());
                if(lab[i][j]!=1) {
                    if(lab[i][j]==2) put_list.add(new Point(j,i));
                    blank_list.add(new Point(j,i));
                }
            }
        }
        Combination(0);
        if(min == Integer.MAX_VALUE) System.out.println(-1);
        else System.out.println(min);
    }
    static void BFS(ArrayList<Integer> cb_list) {
        Queue<Point> que = new LinkedList<>();
        for(int i=0; i<cb_list.size(); i++) {
            Point sp = put_list.get(cb_list.get(i));
            que.add(sp);
            visited[sp.y][sp.x] = true;
        }
        int time = -1;
        while(que.size()!=0) {
            int sz = que.size();
            for(int i=0; i<sz; i++) {
                Point n = que.poll();
                for(int j=0; j<4; j++) {
                    int nx = n.x + dx[j];
                    int ny = n.y + dy[j];
                    if((nx>=0 && nx<=N-1) && (ny>=0 && ny<=N-1)) {
                        if(!visited[ny][nx] && lab[ny][nx] != 1) {
                            que.add(new Point(nx, ny));
                            visited[ny][nx] = true;
                        }
                    }
                }
            }
            time += 1;
        }
        boolean is_spread = true;
        for(int i=0; i<blank_list.size(); i++) {
            if(!visited[blank_list.get(i).y][blank_list.get(i).x]) {
                is_spread = false;
                break;
            }
        }
        if(is_spread) min = Math.min(min, time);
    }
    
    static void Combination(int ind) {
        if(result.size() == M) {
            visited = new boolean[N][N];
            BFS(result);
        }
        for(int i=ind; i<put_list.size(); i++) {
            result.add(i);
            Combination(i+1);
            result.remove(result.size()-1);
        }
    }
}