백준 14891, 톱니바퀴 - 구현, 시뮬레이션

김은성·2022년 2월 20일
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알고리즘

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https://www.acmicpc.net/problem/14891


1. 아이디어

  • 각 톱니바퀴 별, 톱니의 상태를 배열에 저장
    => int[][] gears
    => gears[톱니바퀴 번호][톱니 번호]: 해당 톱니바퀴의 톱니 상태


회전시킬 톱니바퀴를 회전 시키기 전,
연쇄적으로 맞닿은 톱니바퀴들의 회전 여부 및 회전 방향 결정

1) [i]번 톱니바퀴를 회전시키려는 경우

  • 왼쪽 [i-1]번 톱니바퀴의 오른쪽 [3]번 톱니
    vs [i]번 톱니바퀴의 왼쪽 [7]번 톱니

  • 오른쪽 [i+1]번 톱니바퀴의 왼쪽 [7]번 톱니
    vs [i]번 톱니바퀴의 오른쪽 [3]번 톱니

=> 각각 재귀호출

2) 2개의 톱니바퀴의 왼쪽 / 오른쪽 톱니의 극이 서로 다른 경우, 회전



각 톱니바퀴의 회전: 왼쪽 / 오른쪽으로 shift

1) 시계 방향 회전

  • 해당 톱니바퀴 상태 배열에서 오른쪽으로 shift

2) 반시계 방향 회전

  • 해당 톱니바퀴 상태 배열에서 왼쪽으로 shift



2. 자료구조

  • int[][] gears: 각 톱니바퀴의 톱니 상태

  • Pair[] pairs: 입력 회전 방법 순서
    => 회전 시킬 톱니바퀴 번호, 회전 방향

  • int[] directions: 각 회전 명령에 따라, 각 톱니바퀴의 회전 방향 결정

  • boolean[] check: 각 회전 명령에 따라, 각 톱니바퀴의 회전 방향을 결정할 때 톱니바퀴의 방문 여부 확인



3. 시간 복잡도

1) 입력 회전 명령 1개에 대해, 각 톱니바퀴의 회전 방향 결정

  • 재귀호출 대충 4번
    => 회전 명령 k번: O(k x 4)

2) 톱니바퀴 1개를 회전: 8

  • 톱니 8개를 왼쪽 / 오른쪽으로 shift
    => 톱니바퀴 4개 전부 회전: 4 x 8 = 32
  • 전체 시간 복잡도 = O(k x 4 x 32)
    => k 최대값 대입: 100 x 4 x 32 = 12,800 << 2억



코드

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

class Pair {
	public int gearIdx;				// 회전시킬 톱니바퀴 번호
	public int direction;			// 회전 방향

	public Pair(int gearIdx, int direction) {
		this.gearIdx = gearIdx;
		this.direction = direction;
	}
}

public class Main {
	static int[][] gears;			// 4개 톱니바퀴의 톱니 상태, [톱니바퀴 번호][톱니 번호]
	static int k;					// 회전 횟수
	static Pair[] pairs;			// 회전 방법 순서
	static int[] directions;		// 각 톱니바퀴의 회전 여부 및 방향 (1: 시계, -1: 반시계)
	static boolean[] check;
	static int sum;					// k번 회전 후, 4개 톱니바퀴의 점수 합

	static void solution() {
		// 입력 회전 순서에 따라 회전 수행
		for (int i = 0; i < k; i++) {
			Pair current = pairs[i];

			check = new boolean[5];				// [1] ~ [4] 사용
			directions = new int[5];

			check[current.gearIdx] = true;
			directions[current.gearIdx] = current.direction;
			setDirection(current.gearIdx);

			for (int j = 1; j <= 4; j++) {
				if (directions[j] == 1)
					rotateClock(j);
				else if (directions[j] == -1)
					rotateCounterClock(j);
			}
		}

		// 결과 톱니바퀴 점수 계산
		for (int i = 1; i <= 4; i++) {
			if (gears[i][1] == 1)
				sum += (int)Math.pow(2, i - 1);
		}

//		if (gears[1][1] == 1) sum += 1;
//		if (gears[2][1] == 1) sum += 2;
//		if (gears[3][1] == 1) sum += 4;
//		if (gears[4][1] == 1) sum += 8;
	}

	/* 인자로 받은 톱니바퀴의 왼쪽, 오른쪽 톱니바퀴의 회전 여부 및 방향 결정 */
	static void setDirection(int gearIdx) {
		int leftGearIdx = gearIdx - 1;
		if (leftGearIdx >= 1 && !check[leftGearIdx]) {
			check[leftGearIdx] = true;

			// gearIdx 의 왼쪽 [7]번 톱니와 leftGearIdx 의 오른쪽 [3]번 톱니 비교
			if (gears[gearIdx][7] != gears[leftGearIdx][3]) {
				directions[leftGearIdx] = directions[gearIdx] * (-1);
				setDirection(leftGearIdx);
			}
		}

		int rightGearIdx = gearIdx + 1;
		if (rightGearIdx <= 4 && !check[rightGearIdx]) {
			check[rightGearIdx] = true;

			// gearIdx 의 오른쪽 [3]번 톱니와 rightGearIdx 의 왼쪽 [7]번 톱니 비교
			if (gears[gearIdx][3] != gears[rightGearIdx][7]) {
				directions[rightGearIdx] = directions[gearIdx] * (-1);
				setDirection(rightGearIdx);
			}
		}
	}

	/* 톱니바퀴 시계 방향 회전: 오른쪽으로 shift */
	static void rotateClock(int gearIdx) {
		int temp = gears[gearIdx][8];
		for (int i = 8; i >= 2; i--)
			gears[gearIdx][i] = gears[gearIdx][i - 1];
		gears[gearIdx][1] = temp;
	}

	/* 톱니바퀴 반시계 방향 회전: 왼쪽으로 shift */
	static void rotateCounterClock(int gearIdx) {
		int temp = gears[gearIdx][1];
		for (int i = 1; i <= 7; i++)
			gears[gearIdx][i] = gears[gearIdx][i + 1];
		gears[gearIdx][8] = temp;
	}

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(
				new InputStreamReader(System.in)
		);
		StringTokenizer st;

		gears = new int[5][9];			// [1][1] ~ [4][8] 사용
		for (int i = 1; i <= 4; i++) {
			String str = br.readLine();
			for (int j = 1; j <= 8; j++)
				gears[i][j] = Character.getNumericValue(str.charAt(j - 1));
		}

		k = Integer.parseInt(br.readLine());
		pairs = new Pair[k];
		for (int i = 0; i < k; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			int gearIdx = Integer.parseInt(st.nextToken());
			int direction = Integer.parseInt(st.nextToken());
			pairs[i] = new Pair(gearIdx, direction);
		}

		solution();
		System.out.println(sum);
	}
}
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