아기 상어
문제
N×N 크기의 공간에 물고기 M마리와 아기 상어 1마리가 있다. 공간은 1×1 크기의 정사각형 칸으로 나누어져 있다. 한 칸에는 물고기가 최대 1마리 존재한다.
아기 상어와 물고기는 모두 크기를 가지고 있고, 이 크기는 자연수이다. 가장 처음에 아기 상어의 크기는 2이고, 아기 상어는 1초에 상하좌우로 인접한 한 칸씩 이동한다.
아기 상어는 자신의 크기보다 큰 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 없고, 나머지 칸은 모두 지나갈 수 있다. 아기 상어는 자신의 크기보다 작은 물고기만 먹을 수 있다. 따라서, 크기가 같은 물고기는 먹을 수 없지만, 그 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 있다.
아기 상어가 어디로 이동할지 결정하는 방법은 아래와 같다.
- 더 이상 먹을 수 있는 물고기가 공간에 없다면 아기 상어는 엄마 상어에게 도움을 요청한다.
- 먹을 수 있는 물고기가 1마리라면, 그 물고기를 먹으러 간다.
- 먹을 수 있는 물고기가 1마리보다 많다면, 거리가 가장 가까운 물고기를 먹으러 간다.
- 거리는 아기 상어가 있는 칸에서 물고기가 있는 칸으로 이동할 때, 지나야하는 칸의 개수의 최솟값이다.
- 거리가 가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다.
아기 상어의 이동은 1초 걸리고, 물고기를 먹는데 걸리는 시간은 없다고 가정한다. 즉, 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기가 있는 칸으로 이동했다면, 이동과 동시에 물고기를 먹는다. 물고기를 먹으면, 그 칸은 빈 칸이 된다.
아기 상어는 자신의 크기와 같은 수의 물고기를 먹을 때 마다 크기가 1 증가한다. 예를 들어, 크기가 2인 아기 상어는 물고기를 2마리 먹으면 크기가 3이 된다.
공간의 상태가 주어졌을 때, 아기 상어가 몇 초 동안 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.
입력
첫째 줄에 공간의 크기 N(2 ≤ N ≤ 20)이 주어진다.
둘째 줄부터 N개의 줄에 공간의 상태가 주어진다. 공간의 상태는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9로 이루어져 있고, 아래와 같은 의미를 가진다.
- 0: 빈 칸
- 1, 2, 3, 4, 5, 6: 칸에 있는 물고기의 크기
- 9: 아기 상어의 위치
아기 상어는 공간에 한 마리 있다.
출력
첫째 줄에 아기 상어가 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는 시간을 출력한다.
풀이
1. 아기 상어 위치 찾기
입력 값을 이차원 배열 dp에 입력해준다.
그 중 9는 아기 상어의 위치를 의미하기 때문에 Queue에 아기 상어의 위치를 넣어주고 해당 위치를 방문할 수 있도록 0으로 초기화한다.
2. 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기 최단 거리 구하기
bfs 함수에 현재 아기 상어 위치가 담겨있는 Queue와 아기 상어 사이즈를 전달하는 bfs 함수 내에는 먹을 수 있는 물고기를 담을 우선 순위 큐를 초기화 해놓는다.
Queue : 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기까지의 최단 시간 구하기 위한 탐색 큐
PriorityQueue : 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기를 우선순위를 정해서 담아놓은 큐
-> 거리가 가장 가까운 물고기 -> 거리가 같을 시 위에 있는 물고기 먹기 -> 이 또한 여러 마리라면, 왼쪽에 있는 물고기 먹기
현재 아기 상어 위치에서 아직 방문하지 않은 상하좌우 중 값이 0이거나, 물고기 크기가 아기 상어의 크기보다 작은 경우 Queue에 추가해 bfs를 진행한다.
3. 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기로 이동
PriorityQueue에는 현재 크기의 상어가 먹을 수 있는 물고기가 우선순위대로 담겨있다.
- 우선순위인 물고기를 먹고 visitied를 true로 변경해줘 다시 못가도록 해준다.
- 아기 상어가 먹은 물고기 수가 아기 상어 크기와 같다면, cnt를 0으로 초기화 하고 아기 상어 크기를 1 늘린다.
- 현 위치에서 최소 거리의 물고기를 먹는 시간을 총 이동 시간인 move에 더해준다.
- 아기 상어의 위치가 바뀌었기 때문에 Queue를 다시 초기화하고 다시 현재 위치에서 다시 bfs를 진행한다.
이 과정을 반복한다.
만약 bfs를 마친 후 PriorityQueue에 담긴 값이 없다면 아기 상어가 먹을 수 있는 물고기가 없다는 뜻이기 때문에 탐색을 종료한다.
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.LinkedList;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;
public class Gra16236 {
static int n;
static int[][] dp;
static PriorityQueue<Shark> pq = new PriorityQueue<>();
static int[] dy = {1, 0, -1, 0};
static int[] dx = {0, -1, 0, 1};
static class Shark implements Comparable<Shark> {
int y, x, dis;
public Shark(int y, int x, int dis) {
this.y = y;
this.x = x;
this.dis = dis;
}
@Override
public int compareTo(Shark o) {
if (this.dis != o.dis) return Integer.compare(this.dis, o.dis);
else {
if(this.y == o.y) return Integer.compare(this.x, o.x);
else return Integer.compare(this.y, o.y);
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
StringTokenizer st;
n = Integer.parseInt(br.readLine());
dp = new int[n][n];
Queue<Shark> q = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < n; i++) {
st = new StringTokenizer(br.readLine());
for (int j = 0; j < n; j++) {
dp[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
if (dp[i][j]==9) {
dp[i][j] = 0;
q.offer(new Shark(i, j, 0));
}
}
}
bfs(q, 2);
int move = 0, cnt = 0, sharkSize = 2;
while (!pq.isEmpty()) {
Shark cur = pq.poll();
dp[cur.y][cur.x] = 0;
cnt++;
if (cnt == sharkSize) {
cnt = 0;
sharkSize++;
}
move += cur.dis;
q = new LinkedList<>();
q.offer(new Shark(cur.y, cur.x, 0));
bfs(q, sharkSize);
}
System.out.println(move);
}
static void bfs(Queue<Shark> q, int sharkSize) {
pq = new PriorityQueue<>();
boolean[][] visited = new boolean[n][n];
while (!q.isEmpty()) {
Shark cur = q.poll();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = cur.x + dx[i];
int ny = cur.y + dy[i];
if (nx < 0 || ny < 0 || nx >= n || ny >= n || dp[ny][nx] > sharkSize || visited[ny][nx]) continue;
visited[ny][nx] = true;
q.offer(new Shark(ny, nx, cur.dis + 1));
if (dp[ny][nx] != 0 && dp[ny][nx] < sharkSize) {
pq.offer(new Shark(ny, nx, cur.dis + 1));
}
}
}
}
}