[python] BOJ 백준 13460: 구슬탈출2

1. 문제  

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.

2. 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.

3. 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.

4. 해결방법   

BFS 알고리즘을 사용하여 빨간구슬과 파란구슬의 위치를 que에 저장하고, que에 저장된 값을 반환하여 너비우선탐색을 진행해야하는 문제이다. 여기서 주의할 부분은 빨간구슬과 파란구슬 모두 방문한 위치를 저장해주고 다시는 그 상황을 만들지 않게 해주어야 한다. 빨간구슬과 파란구슬의 위치를 모두 저장하기 위해서는 각 구슬의 x좌표와 y좌표를 모두 저장해주어야 하기 때문에 dictionary를 사용해주었다. 이 문제는 DFS를 사용하는 것보다는 BFS가 더 효율적이다. 그 자리에서 구슬의 위치를 움직여 구슬이 이동가능한 위치를 일단 모두 que에 저장한 뒤, 또 그 위치를 대상으로 너비우선탐색을 한다면 중간중간 불가능한 위치를 파악하여 탐색을 종료해버리기 때문이다. 하지만 DFS를 이용한다면 일단 그 위치에서 될수 있는 위치까지 탐색하다가 만약 그 위치가 탈출이 불가능하다면 다른 위치를 탐색하기 시작하기 때문에 최소 횟수를 구하는데에는 적합하지 않다. 

1) move함수를 만들어 상,하,좌,우 로 움직였을때 빨간공과 파란공의 위치를 반환하게끔 해준다.

2) 단, 파란공이 탈출해버리면 실패이므로 큐에 저장하지 않으며, 빨간공과 파란공의 위치가 같을때는 이동거리가 많은 구슬을 한칸뒤로 조정해준다. 

3) 빨간공이 탈출한 경우에는 횟수를 반환하고, 탈출하지 못한 경우에 움직인 횟수가 10번 이하일 경우엔 visit에 움직인 횟수를 저장해준다. 

 

5) 구현코드

from collections import deque


n, m = map(int, input().split()) #보드 세로, 가로 
graph = [list(input()) for _ in range(n)] #보드

for i in range(n):
  for j in range(m):
    if graph[i][j]=='R': 
      red=[i,j]  #빨간공 위치
      graph[i][j]='.' #빈부분으로 바꿔주기
    if graph[i][j]=='B':
      blue=[i,j]   #파란공위치
      graph[i][j]='.'  #빈부분으로 바꿔주기 

#움직이기
def move(x,y,dx,dy):
  cnt=0 
  while graph[x+dx][y+dy]!='#': #벽에 도달할때까지 
    if graph[x+dx][y+dy] == 'O': #탈출하면 0,0,0
            return 0, 0, 0
    x+=dx 
    y+=dy 
    cnt+=1 
  return x,y,cnt  #탈출못하면 위치와 횟수반환

#너비우선탐색
def BFS():
  visit={} #방문 기록 딕셔너리
  rx,ry,bx,by=red[0],red[1],blue[0],blue[1] 
  visit[rx,ry,bx,by]=0 
  queue = deque([red + blue]) 

  while queue: #큐가 비어있을때까지 
    rx,ry,bx,by=queue.popleft() #빨간공위치, 파란공위치 
    for dx,dy in (-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1): #상하좌우
      nrx,nry,rmove=move(rx,ry,dx,dy) #빨간공움직이기
      nbx,nby,bmove=move(bx,by,dx,dy) #파란공움직이기
      
      if not nbx and not nby: #파란공이 탈출한경우
       continue
       
      elif not nrx and not nry: #빨간공만 탈출한경우 
        print(visit[rx, ry, bx, by] + 1)
        return
        
      elif nrx == nbx and nry == nby: #빨간공과 파란공의 위치가 같은경우
        # 이동거리가 많은 구슬을 한 칸 뒤로
        if rmove > bmove:
          nrx -= dx
          nry -= dy
        else:
          nbx -= dx
          nby -= dy
          
      #방문하지 않았던 위치에서의 움직인횟수 저장    
      if (nrx, nry, nbx, nby) not in visit: 
          visit[nrx, nry, nbx, nby] = visit[rx, ry, bx, by] + 1
          queue.append([nrx, nry, nbx, nby])
          
    #큐가 비어있거나 움직인횟수가 10번 이상이면      
    if not queue or visit[rx, ry, bx, by] >= 10:
        print(-1) #탈출불가능
        return
BFS()

 

⭐️난이도:  골드1⭐️ 

https://www.acmicpc.net/problem/13460

13460번: 구슬 탈출 2