[BOJ/백준] 16236번 아기 상어 (Python 파이썬)

 

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

16236번: 아기 상어

시간 제한	메모리 제한	제출	정답	맞힌 사람	정답 비율
2 초	512 MB	44917	20244	11976	41.664%

 

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.

 

예제 입력 1

3
0 0 0
0 0 0
0 9 0

예제 출력 1

0

예제 입력 2

3
0 0 1
0 0 0
0 9 0

예제 출력 2

3

예제 입력 3

4
4 3 2 1
0 0 0 0
0 0 9 0
1 2 3 4

예제 출력 3

14

예제 입력 4 

6
5 4 3 2 3 4
4 3 2 3 4 5
3 2 9 5 6 6
2 1 2 3 4 5
3 2 1 6 5 4
6 6 6 6 6 6

예제 출력 4

60

예제 입력 5

6
6 0 6 0 6 1
0 0 0 0 0 2
2 3 4 5 6 6
0 0 0 0 0 2
0 2 0 0 0 0
3 9 3 0 0 1

예제 출력 5

48

예제 입력 6

6
1 1 1 1 1 1
2 2 6 2 2 3
2 2 5 2 2 3
2 2 2 4 6 3
0 0 0 0 0 6
0 0 0 0 0 9

예제 출력 6 

39

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문제 풀이

주의할 점

• "먹을 수 있는 물고기가 1마리보다 많다면, 거리가 가장 가까운 물고기를 먹으러 간다."는 조건이 있으므로 DFS가 아닌 BFS를 사용하면 됩니다. BFS의 결과는 항상 최단 경로를 가지기 때문입니다!
•  또한, 가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다는 조건을 주의해야 합니다. 오늘 총 2가지 풀이를 소개할 예정인데, 이 부분을 해결하는 과정이 각기 다릅니다.
• 아기 상어의 초기 위치는 좌표를 저장한 뒤, 0으로 초기화 해줘야 합니다.

풀이(1)

간단하게 전략을 적어보면,

1. BFS을 실시하여 현재 위치에서 각 위치까지의 최단 거리를 계산합니다. 
2. 조건은 (1)graph 범위를 확인, (2) 상어의 크기가 물고기 크기보다 크거나 같은지 확인 그리고 (3) 방문 여부를 확인합니다. 그리하여 해당 좌표의 visited값을 "이전 값 + 1" 으로 업데이트 합니다.
   이전 포스팅에서 자주 등장하는 방법이니 참고해 주세요.
   https://great-park.tistory.com/23
   https://great-park.tistory.com/19
3. 최종적으로 BFS의 결과를 받아서 "먹을 수 있는 물고기 중 가장 가까운 물고기"를 찾습니다.
   물고기를 찾을 때 조건은 위에서 제시됐듯이 (1) 가장 가까운 물고기를 찾고, (2)가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹습니다.
   따라서 0,0 부터 이중 for문을 통해서 거리를 비교하여 최종적으로 가장 가까운 물고기에 대해서 먹으러 떠나면 됩니다
   그럼 자연스럽게 위 두 가지의 조건을 만족할 수 있습니다!
   

import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline
#graph 구성
N = int(input())
graph = list(list(map(int, input().split())) for _ in range(N))
#이동 방향
dx = [0, 0, 1, -1]
dy = [1, -1, 0, 0]
#최단 거리를 위한 값
INF = 1e9
#아기 상어 크기
shark_size = 2
#아기 상어의 현재 좌표
now_x, now_y = 0, 0

#아기 상어 초기 위치 확인
for i in range(N):
    for j in range(N):
        if graph[i][j] == 9:
            now_x, now_y = i, j
            graph[i][j] = 0

#현재 위치에서 각 물고기까지의 거리를 반환, 지나는 경로마다 값을 저장
def BFS():
    queue = deque([(now_x, now_y)])
    # 방문 여부
    visited = [[-1]*N for _ in range(N)]
    visited[now_x][now_y] = 0
    while queue:
        x, y = queue.popleft()

        for i in range(4):
            nx, ny = x + dx[i], y + dy[i]
            #graph 범위 확인
            if 0 <= nx < N and 0 <= ny < N:
                #상어가 이동 가능한지 확인
                if shark_size >= graph[nx][ny] and visited[nx][ny] == -1:
                    visited[nx][ny] = visited[x][y] + 1
                    queue.append((nx, ny))
    return visited

#먹을 물고기 찾기
def solve(visited):
    x, y = 0, 0
    min_distance = INF
    for i in range(N):
        for j in range(N):
            #BFS에서 지나지 않는 경로는 최단 경로가 아님 + 아기 상어가 먹을 수 있는지 확인
            if visited[i][j] != -1 and 1 <= graph[i][j] < shark_size:
                if visited[i][j] < min_distance:
                    min_distance = visited[i][j]
                    x, y = i, j
    #모두 탐색해도 그대로 INF이면 먹을 물고기가 없다는 것
    if min_distance == INF:
        return False
    else:
        return x, y, min_distance


answer = 0
food = 0

while True:
    result = solve(BFS())

    if not result:
        print(answer)
        break
    else:
        now_x, now_y = result[0], result[1]
        answer += result[2]
        graph[now_x][now_y] = 0
        food += 1

    if food >= shark_size:
        shark_size += 1
        food = 0

 

풀이(2)

이번에는 lambda식을 이용하여 (1) 거리 (2) x 좌표 (3) y 좌표 순으로 정렬시켜서 처리하는 방법입니다.
앞선 풀이와의 차이점은 이중 for문을 돌릴 필요 없이 lambda식으로 위 3가지 조건 순서로 정렬시켜서 하나씩 꺼내어 아기 상어를 이동시킨다는 점입니다.

sorted(temp,key=lambda x: (거리, x좌표, y좌표))

위 코드에서 key를 lambda식을 사용하여 차례대로 조건의 우선 순위를 두어 정렬합니다. 그리고 sorted() 함수는 temp를 key를 기준으로 정렬한 다음 정렬된 결과를 새로 만들어서 return 합니다.

 아래의 풀이는 https://resilient-923.tistory.com/357 이 분의 코드를 참고하였습니다.

import sys
from collections import deque

input = sys.stdin.readline

# 먹을 수 있는 물고기가 1마리라면, 그 물고기를 먹으러 간다.
# 먹을 수 있는 물고기가 1마리보다 많다면, 거리가 가장 가까운 물고기를 먹으러 간다.

n = int(input())
graph = []
for _ in range(n):
    graph.append(list(map(int,input().split())))


dx = [0,0,1,-1]
dy = [1,-1,0,0]
cnt = 0
x,y,size = 0,0,2
#상어위치
for i in range(n):
    for j in range(n):
        if graph[i][j] == 9:
            x = i
            y = j

def biteFish(x,y,shark_size):
    distance = [[0] * n for _ in range(n)]
    visited = [[0] * n for _ in range(n)]
    # 거리는 아기 상어가 있는 칸에서 물고기가 있는 칸으로 이동할 때, 지나야하는 칸의 개수의 최솟값이다. (bfs사용)
    q = deque()
    q.append((x,y))
    visited[x][y] = 1
    temp = []
    while q:
        cur_x,cur_y = q.popleft()
        for i in range(4):
            nx = cur_x + dx[i]
            ny = cur_y + dy[i]
            if 0<= nx < n and 0<= ny < n and visited[nx][ny] == 0:
                if graph[nx][ny] <= shark_size:
                    q.append((nx,ny))
                    visited[nx][ny] = 1
                    distance[nx][ny] = distance[cur_x][cur_y] + 1
                    if graph[nx][ny] < shark_size and graph[nx][ny] != 0:
                        temp.append((nx,ny,distance[nx][ny]))

# 거리가 가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다.
    return sorted(temp,key=lambda x: (-x[2],-x[0],-x[1]))


cnt = 0
result = 0
while 1:
    shark = biteFish(x,y,size)
    # 더 이상 먹을 수 있는 물고기가 공간에 없다면 아기 상어는 엄마 상어에게 도움을 요청한다.
    if len(shark) == 0:
        break
    # 거리가 가까운 물고기가 많다면, 가장 위에 있는 물고기, 그러한 물고기가 여러마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다.
    # 정렬한 결과를 반영해준다.
    nx,ny,dist =shark.pop()
    
    #움직이는 칸수가 곧 시간이 된다.
    result += dist
    graph[x][y],graph[nx][ny] = 0,0
    #상어좌표를 먹은 물고기 좌표로 옮겨준다.
    x,y = nx,ny
    cnt += 1
    if cnt == size:
        size += 1
        cnt = 0
print(result)

 

개인적으로 최근 비슷한 유형의 문제를 많이 풀었지만, 가장 어려웠던 문제였습니다.. 탐색의 조건을 설정하는 것과 풀이를 구현하는 것이 제 입장에서는 난이도가 꽤 있었던 문제였습니다..
아직 많이 부족하다는 것을 느끼게 만들어준 문제였네요