[BOJ/Kotlin] 7569번 토마토 : BFS

분류

너비 우선 탐색, 그래프 이론, 그래프 탐색

문제 설명

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.

문제 풀이 아이디어

먼저 떠올린 방법은 이제껏 2차원에서 bfs 순회를 진행했기 때문에, bfs를 순회하는 범위를 더욱 추가해야함이 떠올랐다. 
기존은 x+1, y+1, y-1, x-1의 범위만 순회했지만, 이제는 위 아래인 z+1, z-1도 순회 범위에 추가해야한다.

그리고 day를 계산하기 위해서 각 인접 칸은 출발 칸에서부터 +1의 값을 넣어줘야 한다. 
단 익은 토마토가 있는 칸을 1로 두기 때문에, 답을 도출하기 위해서는 배열의 max 값 -1 을 해줘야지 모든 토마토가 익는 날짜라 할 수 있다.

모든 토마토가 익지 못하는 상태일경우, 또는 모든 토마토가 입력에서부터 이미 다 익어있는 경우를 판단해줘야한다.
이는 bfs 순회를 돌았을 때 하나라도 0인 토마토가 있다면 모든 토마토가 익지 못하는 상황이라 판단하여 -1을 출력해주면 된다. 또한 모든 토마토가 입력에서 모두 익었을 경우는 모든 토마토의 값이 1로 되어있으면 이를 모든 토마토가 입력에서 부터 익었다고 판단할 수 있다. 왜냐하면 익지 않은 토마토가 있었다면, 최소 1보다는 큰 값이 들어있기 때문이다.

그리고 모든 토마토가 익은 상태로 입력에 들어왔는지 확인하는 방법은 입력으로 하나라도 0이 들어왔으면 flag=1로 설정하여 flag 값에 따라서 판단할 수도있다. 

코드

import java.io.*
import java.util.*

var notTomatoCnt = 0
fun main() = with(BufferedReader(InputStreamReader(System.`in`))) {
    val input = readLine().split(" ")
    val M = input[0].toInt()
    val N = input[1].toInt()
    val H = input[2].toInt()
    var allTomatoFlag = 0

    val board = Array(H) { Array(N) { IntArray(M) } } //3차원 토마토가 담긴 상자
    var queue: Queue<Pair<Pair<Int, Int>, Int>> = LinkedList() //3차원 좌표 담는 queue x,y,z 순

    for (i in 0 until H) {
        for (j in 0 until N) {
            var num = readLine().split(" ")
            for (k in 0 until M) {
                board[i][j][k] = num[k].toInt()
                if (num[k].toInt() == 1) {
                    queue.offer(Pair(Pair(j, k), i)
                    ) //순차적으로 도는게 아니라 토마토는 각 구간에서 각자 익을 수 있기 때문에, queue에 바로 삽입.
                }  else if (num[k].toInt() == 0) {
                    allTomatoFlag = 1 //안익은 토마토가 하나라도 있음을 알 수 있는 조건.
                    notTomatoCnt++
                }
            }
        }
    }

    if (allTomatoFlag == 0) { //모든 토마토가 익은 상황.
        println(0)
        return
    }

    var day = 0
    var exceptionCnt = 0

    while (queue.isNotEmpty() && notTomatoCnt > 0) {
        for (i in queue.size-1 downTo 0 ){
            bfs(board, notTomatoCnt, queue, M, N, H)
        }
        day ++
    }

    if (notTomatoCnt == 0){
        println(day)
    }
    else {
        println(-1)
    }
}

fun bfs(
    board: Array<Array<IntArray>>,
    cnt: Int,
    queue: Queue<Pair<Pair<Int, Int>, Int>>,
    M: Int,
    N: Int,
    H: Int
) {
    val cur = queue.peek()
    val dx = arrayOf(1, 0, -1, 0, 0, 0)
    val dy = arrayOf(0, 1, 0, -1, 0, 0)
    val dz = arrayOf(0, 0, 0, 0, 1, -1)
    queue.poll()
    for (i in 0 until 6) {
        var nx = cur.first.first + dx[i]
        var ny = cur.first.second + dy[i]
        var nz = cur.second + dz[i]

        if (nx >= N || nx < 0 || ny >= M || ny < 0 || nz >= H || nz < 0 || board[nz][nx][ny] != 0) continue
        board[nz][nx][ny] = 1
        notTomatoCnt--
        queue.offer(Pair(Pair(nx, ny), nz))
    }
}

참고 코드

https://girawhale.tistory.com/12

[백준] 7576번: 토마토 - JAVA

실수 포인트

day를 계산하는 과정에서 많이 애먹었는데, bfs에서 거리를 구하듯이 구하면 된다는 것을 깨달았다. bfs 함수가 호출될 때마다 count ++ 하는 식으로 문제를 풀었는데 정답 day값보다 훨씬 높은 값이 잘못 출력되었다. 어느 부분이 문제였는지 여러 코드를 봐도 이해가 안된다.... 갔던 토마토를 또 가서 그런건지.. 좀 더 생각해봐야겠다.