토마토
링크: https://www.acmicpc.net/problem/7569
분류: BFS, 그래프 탐색, 너비 우선 탐색
레벨: Gold 5
문제
철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자모양 상자의 칸에 하나씩 넣은 다음, 상자들을 수직으로 쌓아 올려서 창고에 보관한다.
창고에 보관되는 토마토들 중에는 잘 익은 것도 있지만, 아직 익지 않은 토마토들도 있을 수 있다. 보관 후 하루가 지나면, 익은 토마토들의 인접한 곳에 있는 익지 않은 토마토들은 익은 토마토의 영향을 받아 익게 된다. 하나의 토마토에 인접한 곳은 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 여섯 방향에 있는 토마토를 의미한다. 대각선 방향에 있는 토마토들에게는 영향을 주지 못하며, 토마토가 혼자 저절로 익는 경우는 없다고 가정한다. 철수는 창고에 보관된 토마토들이 며칠이 지나면 다 익게 되는지 그 최소 일수를 알고 싶어 한다.
토마토를 창고에 보관하는 격자모양의 상자들의 크기와 익은 토마토들과 익지 않은 토마토들의 정보가 주어졌을 때, 며칠이 지나면 토마토들이 모두 익는지, 그 최소 일수를 구하는 프로그램을 작성하라. 단, 상자의 일부 칸에는 토마토가 들어있지 않을 수도 있다.
입력
첫 줄에는 상자의 크기를 나타내는 두 정수 M,N과 쌓아올려지는 상자의 수를 나타내는 H가 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M ≤ 100, 2 ≤ N ≤ 100, 1 ≤ H ≤ 100 이다. 둘째 줄부터는 가장 밑의 상자부터 가장 위의 상자까지에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 하나의 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 각 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토들의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0 은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다. 이러한 N개의 줄이 H번 반복하여 주어진다.
토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.
출력
여러분은 토마토가 모두 익을 때까지 최소 며칠이 걸리는지를 계산해서 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.
예제 입력
예제 출력
회고
지난 번 해결했던 2차원 토마토에서 3차원으로 확장된 문제다. (문제를 추천해주신 ysng님 감사)
마찬가지로 최소 일수를 찾는 문제이기 때문에 bfs를 사용해야만 한다.
풀이
예제 입력에는 마치 2차원 배열처럼 나타나지만,
이를 입력으로 받으면서 3차원 배열로 바꿔주어야 한다.
따라서 tomatos 배열의 크기를 아래와 같이 미리 지정해주었다.
import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline
M, N, H = map(int, input().split())
tomatos = [[] for _ in range(H)]C++이라면 배열의 크기를 무조건 지정해 주어야 해서 이 부분에서 고민이 없었을텐데,
파이썬이라 이전에는 무심코 지나갔던 부분들이라 여기서는 생각을 좀 하게 만들었다.
이후에는 먼저 기본적인 세팅을 한다. 높이가 존재하기 때문에 x, y, z 좌표를 사용한다.
import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline
M, N, H = map(int, input().split())
tomatos = [[] for _ in range(H)]
for h in range(H):
for _ in range(N):
tomatos[h].append(list(map(int, input().split())))
q = deque()
def bfs():
dx = [1, 0, 0, -1, 0, 0]
dy = [0, 1, 0, 0, -1, 0]
dz = [0, 0, 1, 0, 0, -1]
while q:
z, y, x = q.popleft()
for i in range(6):
nx, ny, nz = x+dx[i], y+dy[i], z+dz[i]
if 0 <= nx < M and 0 <= ny < N and 0 <= nz < H and tomatos[nz][ny][nx] == 0:
tomatos[nz][ny][nx] = tomatos[z][y][x] + 1
q.append([nz, ny, nx])
zeros = 0
for i in range(H):
for j in range(N):
for k in range(M):
if tomatos[i][j][k] == 1:
q.append([i, j, k])
if tomatos[i][j][k] != 0:
zeros += 1
if zeros == M*N*H:
print(0)
exit(0)
bfs()그리고 좌표계와 다르게 list에서는 높이가 index의 가장 처음 부분이므로
tomatos[nz][ny][nx]와 같이 코딩했다.
사실 정답에는 큰 영향이 없을 것 같긴 하다. 어차피 의미부여이기 때문에..
다만 저렇게 표현했으면 queue에도 똑같은 순서로 넣어야 올바르긴 할 것이다.
그 다음은 결과를 뽑는 단계이다.
import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline
M, N, H = map(int, input().split())
tomatos = [[] for _ in range(H)]
for h in range(H):
for _ in range(N):
tomatos[h].append(list(map(int, input().split())))
q = deque()
def bfs():
dx = [1, 0, 0, -1, 0, 0]
dy = [0, 1, 0, 0, -1, 0]
dz = [0, 0, 1, 0, 0, -1]
while q:
z, y, x = q.popleft()
for i in range(6):
nx, ny, nz = x+dx[i], y+dy[i], z+dz[i]
if 0 <= nx < M and 0 <= ny < N and 0 <= nz < H and tomatos[nz][ny][nx] == 0:
tomatos[nz][ny][nx] = tomatos[z][y][x] + 1
q.append([nz, ny, nx])
zeros = 0
for i in range(H):
for j in range(N):
for k in range(M):
if tomatos[i][j][k] == 1:
q.append([i, j, k])
if tomatos[i][j][k] != 0:
zeros += 1
if zeros == M*N*H:
print(0)
exit(0)
bfs()
result = 0
for i in range(H):
for j in range(N):
for k in range(M):
if tomatos[i][j][k] == 0:
print(-1)
exit(0)
result = max(result, tomatos[i][j][k])
print(result - 1)