[BOJ] 16236번: 아기 상어

https://www.acmicpc.net/problem/16236

16236번: 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 여러 마리라면,
        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 빈칸이 된다.
아기 상어는 자신의 크기와 같은 수의 물고기를 먹을 때마다 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: 빈칸
• 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.

 

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풀이

📒 BFS (너비 우선 탐색)

 

상어는 최단 경로에 있는 물고기를 탐색해 이동하고 이동한 위치에서 또다시 최단 경로에 있는 물고기를 탐색해 이동한다. 따라서 상어가 먹을 수 있는 물고기를 다 먹을 때까지 BFS 알고리즘을 이용해 가장 가까이에 있는 물고기를 탐색해야 한다.

visit 배열은 상어의 방문 여부를, fish 배열은 물고기의 위치와 크기 정보를, queue<pair<int, int>, int>> shark는 상어의 경로에 대한 정보를, vector<pair<int, int>,int>> feed는 먹을 수 있는 물고기들의 배열이라고 하자

 

우선 상어는 이동하지 않고 처음 위치에서 다른 모든 좌표까지의 최단 경로의 길이를 BFS와 shark queue를 이용해 구한다. 이때, 먹을 수 있는 물고기들(상어의 크기보다 작고 물고기가 있는 경우)은 feed에 x좌표, y좌표, 거리 정보를 넣는다.

feed에 있는 값(먹을 수 있는 물고기)들 중 현재 아기 상어의 위치와 가장 가까운 물고기를 찾는다.

shark에 이 물고기의 위치 정보를 넣고 그 위치로 이동하여 다시 다른 좌표까지의 최단경로 거리를 찾고 이동하는 작업을 반복한다. feed가 비어있을 경우는 먹을 수 있는 물고기가 없다는 것이므로 모든 탐색을 종료한다.

 

코드

#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
  ios_base::sync_with_stdio(false);
  cin.tie(NULL);
  cout.tie(NULL);
  
  int n;  // 공간의 크기
  int fish[20][20];  // 물고기 위치와 크기
  int visit[20][20]; // 방문 여부
  int size = 2; // 상어 크기
  int cnt = 0;  // 먹은 물고기 수
  int ans = 0;  // 걸린 시간
  int dx[4] = {-1, 1, 0, 0};  // 상어 이동 방향
  int dy[4] = {0, 0, -1, 1};  // 상어 이동 방향
  queue<pair<pair<int,int>, int>> shark;  // 상어의 경로
  vector<pair<pair<int, int>,int>> feed;  // 먹을 수 있는 물고기들
  cin >> n;
  
  for(int i = 0; i < n; i++) {
    for(int j = 0; j < n; j++) {
      cin >> fish[i][j];
      if(fish[i][j] == 9) {
        fish[i][j] = 0;
        shark.push({{i, j}, 0});
      }
    }
  }

  while(1) {
    memset(visit, 0, sizeof(visit));
    feed.clear();
    while(!shark.empty()) {
      int x = shark.front().first.first;
      int y = shark.front().first.second;
      int t = shark.front().second;
      shark.pop();
      visit[x][y] = 1;
      
      for(int i = 0; i < 4; i++) {  
        int tx = x+dx[i];
        int ty = y+dy[i];
        if(tx>=n || tx<0 || ty>=n || ty<0) continue;
        if(visit[tx][ty] || fish[tx][ty] > size) continue;
        
        shark.push({{tx, ty}, t+1});
        visit[tx][ty] = 1;
        
        if(fish[tx][ty] != 0 && fish[tx][ty] < size) {
          feed.push_back({{tx, ty}, t+1});
        }
      }
    }

    if(feed.empty()) break;
    int tmp = 1000000000;
    int a, b;
    for(int i = 0; i < feed.size(); i++) {
      if(tmp > feed[i].second) {
        tmp = feed[i].second;
        a = feed[i].first.first;
        b = feed[i].first.second;
      }
      else if(tmp == feed[i].second) {
        if (a > feed[i].first.first) {
          a = feed[i].first.first;
          b = feed[i].first.second;
        }
        else if(a == feed[i].first.first && b > feed[i].first.second) {
          a = feed[i].first.first;
          b = feed[i].first.second;
        }
      }
    }
    cnt++;
    if(cnt == size) {
      size++;
      cnt = 0;
    }
    shark.push({{a, b}, 0});
    fish[a][b] = 0;
    ans += tmp;
  }
  cout << ans;
}

아기 상어가 queue shark와 BFS만을 이용하면 갔던 위치를 다시 갈 수 없어서 먹을 수 있는 물고기를 못 먹게 되어 어떻게 해야 할지 잘 몰랐다. BFS 탐색을 while문으로 반복하고 반복할 때마다 visit 배열과 feed를 초기화시킴으로써 먹을 수 있는 물고기를 다 먹을 수 있도록 구현할 수 있었다.

priority_queue를 사용하면 feed의 값 중 최단 거리의 물고기를 찾을 때 알아서 정렬되어 편리하게 계산할 수도 있다.

 

결과