[python] BOJ 백준 16236: 아기상어

1. 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.

2. 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.

3. 출력   

첫째 줄에 아기 상어가 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는 시간을 출력한다.

4. 해결방법   

이 문제는 BFS를 이용한 구현문제이다. 상어로부터 가장 가까운 위치에 있는 먹을 수 있는 물고기를 탐색해야하는데, 상어는 물고기의 크기가 같거나 작은 칸으로만 이동이 가능하므로, 한칸씩 조사하여야한다. 이때 BFS알고리즘을 이용하여 상어가 갈 수 있는 칸을 하나씩 탐색하면서 먹을 수 있는 물고기 후보군을 정해야한다. 다만 먹을 수 있는 물고기는 상어크기보다 작은 물고기이지만, 이동할 수 있는 칸은 상어크기와 같은 물고기가 존재해도 되므로, 먹을수 있는 물고기 배열과 큐에 저장하는 위치배열을 따로 만들어주어 관리해야한다. 메인함수에서는 카운트변수를 하나두어야 상어의 크기가 먹을물고기수와 일치할때 상어크기를 증가시켜줄 수 있다. 상어크기가 증가한때에는 다시 먹을 물고기 개수를 초기화 시켜주어야한다. 

1) can_eat 함수: 큐, 먹을수있는 물고기 후보군 배열을 각각 만들어준다. 가장 가까운 물고기를 먹을 수 있지만, 가장 가까운 물고기가 여러개일수 있으므로 후보군을 배열로 만들어주어야한다. 또한 최소거리변수를 하나 지정해두어야 물고기를 탐색할때 가장 가까운 거리인지를 판단할 수 있다. min_d변수를 생성하여 먹을 수 있는 물고기의 거리와 비교해주었다. 방문여부를 체크하는 집합을 만들어서 재방문 하지 않도록 만들어주었다. 큐 탐색이 종료되면 정답후보군들중에 가장 위쪽, 가장 왼쪽의 물고기 하나만 먹을수 있으므로 x,y좌표로 정렬을 해주어 맨앞의 물고기 정보만을 리턴해주었다. 만약 먹을 물고기가 없으면 -1을 리턴해주었다. 

5) 구현코드   

from collections import deque

time=0 #정답
n=int(input())
board=[] #물고기 저장 정보 
dx=[1,-1,0,0] 
dy=[0,0,1,-1]

for _ in range(n):
  board.append(list(map(int,input().split())))

for i in range(n):
  for j in range(n):
    if board[i][j]==9:
      sx,sy=i,j #상어위치 
      break

ss=2 #상어 크기 
board[sx][sy]=0 #상어위치 초기화 

#BFS 탐색 
def can_eat(sx,sy,ss):
  min_d=10000 #최소거리 
  global board 

  q=deque() #큐
  q.append((sx,sy,ss,0)) #상어좌표, 상어크기, 거리 
  candidate=[] #먹을수있는 물고기 후보군
  visited=set((sx,sy)) #방문여부체크 

  while q:
    x,y,s,d=q.popleft()
    for i in range(4): #상하좌우 
      nx,ny=x+dx[i],y+dy[i] 
      #범위벗어나지 않고 방문하지 않았으면 
      if 0<=nx<n and 0<=ny<n and (nx,ny) not in visited:
        visited.add((nx,ny)) #방문체크 
        
        #상어크기와 같거나 작은 물고기들에 대해서는 
        if board[nx][ny]<=ss:
          q.append((nx,ny,board[nx][ny],d+1)) #이동가능 
          #물고기가 존재하고 상어크기 보다 작으면 
          if 0<board[nx][ny]<ss:
            if min_d>=d+1:
              candidate.append((nx,ny,board[nx][ny],d+1)) #먹기가능 
              min_d=d+1 #최소거리 업데이트 

  if candidate: #먹을수있는 물고기들 중에서 
    #맨 위, 맨 왼쪽에 있는 물고기만 먹기 
    candidate.sort(key=lambda x:(x[0],x[1]))
    return candidate[0] 
  else: #엄마상어에게 도움요청 
    return [-1,-1,-1,-1]

cnt=0 #상어가 먹은 물고기 개수 
while True:
  sx,sy,size,t=can_eat(sx,sy,ss)
  if sx==-1: #엄마상어에게 도움요청 
    break
  cnt+=1 #물고기먹음 
  if cnt==ss: #먹은개수가 크기와일치하면 
    ss+=1 #상어크기 증가 
    cnt=0 #먹은 물고기 개수 초기화 
  time+=t #거리만큼 시간지남 
  board[sx][sy]=0 #먹은 물고기 좌표는 초기화 

print(time)

 

⭐️난이도:  골드 3⭐️

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

16236번: 아기 상어