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성능 요약

메모리: 14352 KB, 시간: 104 ms

분류

너비 우선 탐색, 그래프 이론, 그래프 탐색, 구현, 시뮬레이션

제출 일자

2025년 2월 17일 03:46:18

문제 설명

스타트링크에서 판매하는 어린이용 장난감 중에서 가장 인기가 많은 제품은 구슬 탈출이다. 구슬 탈출은 직사각형 보드에 빨간 구슬과 파란 구슬을 하나씩 넣은 다음, 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼내는 게임이다.

보드의 세로 크기는 N, 가로 크기는 M이고, 편의상 1×1크기의 칸으로 나누어져 있다. 가장 바깥 행과 열은 모두 막혀져 있고, 보드에는 구멍이 하나 있다. 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 보드에서 1×1크기의 칸을 가득 채우는 사이즈이고, 각각 하나씩 들어가 있다. 게임의 목표는 빨간 구슬을 구멍을 통해서 빼내는 것이다. 이때, 파란 구슬이 구멍에 들어가면 안 된다.

이때, 구슬을 손으로 건드릴 수는 없고, 중력을 이용해서 이리 저리 굴려야 한다. 왼쪽으로 기울이기, 오른쪽으로 기울이기, 위쪽으로 기울이기, 아래쪽으로 기울이기와 같은 네 가지 동작이 가능하다.

각각의 동작에서 공은 동시에 움직인다. 빨간 구슬이 구멍에 빠지면 성공이지만, 파란 구슬이 구멍에 빠지면 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬이 동시에 구멍에 빠져도 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬은 동시에 같은 칸에 있을 수 없다. 또, 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 한 칸을 모두 차지한다. 기울이는 동작을 그만하는 것은 더 이상 구슬이 움직이지 않을 때 까지이다.

보드의 상태가 주어졌을 때, 최소 몇 번 만에 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫 번째 줄에는 보드의 세로, 가로 크기를 의미하는 두 정수 N, M (3 ≤ N, M ≤ 10)이 주어진다. 다음 N개의 줄에 보드의 모양을 나타내는 길이 M의 문자열이 주어진다. 이 문자열은 '.', '#', 'O', 'R', 'B' 로 이루어져 있다. '.'은 빈 칸을 의미하고, '#'은 공이 이동할 수 없는 장애물 또는 벽을 의미하며, 'O'는 구멍의 위치를 의미한다. 'R'은 빨간 구슬의 위치, 'B'는 파란 구슬의 위치이다.

입력되는 모든 보드의 가장자리에는 모두 '#'이 있다. 구멍의 개수는 한 개 이며, 빨간 구슬과 파란 구슬은 항상 1개가 주어진다.

출력

최소 몇 번 만에 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 출력한다. 만약, 10번 이하로 움직여서 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 없으면 -1을 출력한다.

풀이

느낀점

• 오랜만에 구현문제를 풀었는데, 조금 복잡하고 어려웠다.
• 구현문제는 시도하고 초기화 하는 분기점을 확실히 해야해서 디버깅도 조금 어려웠다.
• BFS 재귀로 구현했으면 좀 더 쉬웠을까 싶었지만, 만만치 않다고 생각한다.

설계 : 10분

• 두 구슬의 상태를 State 클래스로 정의해서 BFS로 풀었다.
• visited 배열은 두 구슬의 위치가 같은 경우에 이미 왔었다면 다시 확인할 필요 없으므로 제외하도록 했다.
  • 4차원 boolean 배열로 체크했다.
• 각 방향으로 판을 기울였을 때 두 구슬이 갈 수 있는 마지막 지점을 확인한다.
• 이동한 판의 모양이 방문한 적 없고, 파란 구슬이 구멍에 빠지는 경우도 아니라면 queue에 추가한다.
• queue에서 꺼낸 상태가 빨간 구슬이 구멍에 빠진 상태라면 지금까지의 이동횟수를 answer로 적고 종료한다.
• 시뮬레이션 조건이 까다로워서 잘 확인해야 한다.(코드의 주석 참고)

코드(Java)

• 구현 시간: 100분

/**
 * Author: yngbao97, Yuk Yejin
 * Problem: 구슬 탈출 2_13460
 * Date: 2025.02.17
 */

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

public class Main {
	static BufferedReader br;
	static BufferedWriter bw;
	static StringTokenizer st;

    static int[] dr = {-1, 0, 1, 0};
    static int[] dc = {0, 1, 0, -1};
    static int[][] board;

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

		br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		
		String[] input = br.readLine().split(" ");
        int n = Integer.parseInt(input[0]);
        int m = Integer.parseInt(input[1]);
        board = new int[n][m];
        State start = new State();

        // 판 상태 입력 (공 위치 제외, 공 위치는 start 클래스에 별도로 저장), 큐에서 꺼낸 공의 위치로 동일한 판 위에 테스트 할 것임.
        // 벽은 1, 구멍은 -1로 저장
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char[] chars = br.readLine().toCharArray();
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (chars[j] == '#') board[i][j] = 1;
                else if (chars[j] == 'O') board[i][j] = -1;
                else if (chars[j] == 'R') {
                    start.redR = i;
                    start.redC = j;
                } else if (chars[j] == 'B') {
                    start.blueR = i;
                    start.blueC = j;
                }
            }
        }

        Queue<State> queue = new ArrayDeque<>();
        boolean[][][][] visited = new boolean[n][m][n][m];      // 두 구슬의 위치로 방문체크
        queue.add(start);                                       // 시작위치 추가
        visited[start.redR][start.redC][start.blueR][start.blueC] = true;       // 시작 위치 방문처리

        int cnt = 0;    // 시작위치를 꺼낼 때는 아직 한번도 이동하지 않은 상태
        int answer = -1;    // 빨간 구슬이 구멍에 빠지는 경우를 찾지 못하면 이 값을 출력하게 될 것
        out: while (!queue.isEmpty() && cnt <= 10) {

            // 같은 회차(cnt)로 구분되는 모든 경우 확인
            int size = queue.size();
            for (int i = 0; i < size; i++) {

                // 현재 두 구슬의 위치
                State curr = queue.poll();

                // 빨간 구슬이 구멍에 빠지는 경우라면 회차 저장 후 종료
                if (board[curr.redR][curr.redC] < 0) {
                    answer = cnt;
                    break out;
                }

                // 현재 구슬 위치를 보드에 저장
                board[curr.redR][curr.redC] = 2;
                board[curr.blueR][curr.blueC] = 3;

                // 네 방향으로 기울임 테스트
                for (int d = 0; d < 4; d++) {
                    // 기울였을 때 두 구슬의 멈추는 지점 구하기
                    int[] nRed = moveNext(curr.redR, curr.redC, d);
                    int[] nBlue = moveNext(curr.blueR, curr.blueC, d);

                    // 두 구슬이 같은 행이나 열에 있는 경우,
                    // 먼저 시도한 구슬이 다른 구슬에 의해 끝까지 이동하지 못함을 고려하여 한번 더 시도
                    nRed = moveNext(nRed[0], nRed[1], d);

                    // 이동하려는 경우가 방문한 적 없고, 파란 구슬이 구멍에 빠지는 경우가 아니라면 큐에 추가
                    if (!visited[nRed[0]][nRed[1]][nBlue[0]][nBlue[1]] && board[nBlue[0]][nBlue[1]] >= 0) {
                        queue.add(new State(nRed[0], nRed[1], nBlue[0], nBlue[1]));
                        visited[nRed[0]][nRed[1]][nBlue[0]][nBlue[1]] = true;
                    }

                    // 이동한 구슬의 위치가 구멍이 아니라면 원래대로(빈칸) 되돌림
                    // 구멍이라면 칸의 값을 갱신 안했기 때문에 -1일 것
                    if (board[nRed[0]][nRed[1]] > 0) board[nRed[0]][nRed[1]] = 0;
                    if (board[nBlue[0]][nBlue[1]] > 0) board[nBlue[0]][nBlue[1]] = 0;

                    // 이동하기 전 위치로 구슬 다시 초기화
                    board[curr.redR][curr.redC] = 2;
                    board[curr.blueR][curr.blueC] = 3;
                }

                // 현재 경우에서 이동하는 모든 방향을 확인하고 큐에 추가했으니, 판 다시 비우기
                board[curr.redR][curr.redC] = 0;
                board[curr.blueR][curr.blueC] = 0;
            }

            // 회차 증가
            cnt++;
        }

        bw.write(String.valueOf(answer));
		bw.flush();
		bw.close();
		br.close();
	}

    public static int[] moveNext(int r, int c, int d) {
        // 반환값을 현재 위치로 초기화
        int[] next = new int[] {r, c};

        // 현재 위치가 구멍이라면 그대로 반환(이미 구멍에 빠졌는데 위 코드에서 재시도로 인해 다시 메서드가 호출된 경우)
        if (board[r][c] < 0) return next;

        // 이동 가능한 마지막 위치까지 반환값 변경
        // 다음 칸이 벽(1)이거나 다른구슬(2 or 3)이면 중지, 지금 칸이 구멍(-1)이면 중지
        while (board[next[0] + dr[d]][next[1] + dc[d]] <= 0 && board[next[0]][next[1]] >= 0) {
            next[0] += dr[d];
            next[1] += dc[d];
        }

        // 지금 이동하려는 위치가 빈칸이면 구슬 이동 (구멍(-1)이라면 -1값이 바뀌면 안됨)
        if (board[next[0]][next[1]] == 0) {
            board[next[0]][next[1]] = board[r][c];
        }

        // 원래 위치와 이동하려는 위치가 같지 않으면 원래 위치에서 구슬 삭제, 같은데 삭제하면 구슬이 그냥 사라짐
        if (!(r == next[0] && c == next[1])) board[r][c] = 0;

        return next;
    }
}

class State {
    int redR;
    int redC;
    int blueR;
    int blueC;

    State () {}
    State(int redR, int redC, int blueR, int blueC) {
        this.redR = redR;
        this.redC = redC;
        this.blueR = blueR;
        this.blueC = blueC;
    }
}