[Python/Java] 백준 14502번 - 연구소 (골드 4)

혼자 힘으로 풀었는가? X

알고리즘 분류
 - 구현
 - 그래프 이론
 - 그래프 탐색
 - 브루트포스 알고리즘
 - 너비 우선 탐색(BFS)

 

https://www.acmicpc.net/problem/14502

14502번: 연구소

 

 

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에서 바이러스가 유출되었다. 다행히 바이러스는 아직 퍼지지 않았고, 바이러스의 확산을 막기 위해서 연구소에 벽을 세우려고 한다.

연구소는 크기가 N×M인 직사각형으로 나타낼 수 있으며, 직사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다. 

일부 칸은 바이러스가 존재하며, 이 바이러스는 상하좌우로 인접한 빈 칸으로 모두 퍼져나갈 수 있다. 새로 세울 수 있는 벽의 개수는 3개이며, 꼭 3개를 세워야 한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자.

 

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

 

이때, 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 곳이다. 아무런 벽을 세우지 않는다면, 바이러스는 모든 빈 칸으로 퍼져나갈 수 있다.

2행 1열, 1행 2열, 4행 6열에 벽을 세운다면 지도의 모양은 아래와 같아지게 된다.

 

2 1 0 0 1 1 0
1 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

바이러스가 퍼진 뒤의 모습은 아래와 같아진다.

2 1 0 0 1 1 2
1 0 1 0 1 2 2
0 1 1 0 1 2 2
0 1 0 0 0 1 2
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

벽을 3개 세운 뒤, 바이러스가 퍼질 수 없는 곳을 안전 영역이라고 한다. 위의 지도에서 안전 영역의 크기는 27이다.

연구소의 지도가 주어졌을 때 얻을 수 있는 안전 영역 크기의 최댓값을 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 지도의 세로 크기 N과 가로 크기 M이 주어진다. (3 ≤ N, M ≤ 8)

둘째 줄부터 N개의 줄에 지도의 모양이 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 위치이다. 2의 개수는 2보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

빈 칸의 개수는 3개 이상이다.

출력

첫째 줄에 얻을 수 있는 안전 영역의 최대 크기를 출력한다.

---

처음에는 각 바이러스 위치를 큐에 담아서 BFS를 돌리며 벽을 세우려 했다.

 

하지만 잘 되지 않았고, 다른 방법을 찾아야 했다.

 

Python 코드

import sys
input = sys.stdin.readline

from collections import deque
import copy
n, m = map(int, input().split())
data = []

result = 0

for i in range(n):
    data.append(list(map(int, input().split())))
    
dx = [-1, 0, 1, 0]
dy = [0, 1, 0, -1]

def bfs():
    q = deque()
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if data[i][j] == 2:
                q.append((i, j))
    
    tmp = copy.deepcopy(data)
    
    while q:
        x, y = q.popleft()
        
        for i in range(4):
            nx = x + dx[i]
            ny = y + dy[i]
            if 0 <= nx < n and 0 <= ny < m:
                if tmp[nx][ny] == 0:
                    tmp[nx][ny] = 2
                    q.append((nx, ny))
    cnt = 0
    for i in range(n):
        cnt += tmp[i].count(0)                
    global result
    result = max(result, cnt)

def dfs(cnt):
    if cnt == 3:
        bfs()
        return
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if data[i][j] == 0:
                data[i][j] = 1
                dfs(cnt+1)
                data[i][j] = 0

dfs(0)
print(result)

 

Java 코드

import java.io.*;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {
	static int result = 0;
	static int n;
	static int m;
	static int [][] data;
	
	static int [] dx = {-1, 0, 1, 0};
	static int [] dy = {0, 1, 0, -1};
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
		
		n = Integer.parseInt(st.nextToken());
		m = Integer.parseInt(st.nextToken());
		
		data = new int[n][m];
		for(int i=0; i<n; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			for(int j=0; j<m; j++) {
				data[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
			}
		}
		
		dfs(0);
		System.out.println(result);
	}
	
	private static void dfs(int cnt) {
		if(cnt == 3) {
			bfs();
			return;
		}
		
		for(int i=0; i<n; i++) {
			for(int j=0; j<m; j++) {
				if(data[i][j] == 0) {
					data[i][j] = 1;
					dfs(cnt+1);
					data[i][j] = 0;
				}
			}
		}
	}
	
	private static void bfs() {
		Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
		
		for(int i=0; i<n; i++) {
			for(int j=0; j<m; j++) {
				if(data[i][j] == 2) {
					q.add(i);
					q.add(j);
				}
			}
		}
		
		int [][] tmp = new int[n][m];
		
		for(int i=0; i<n; i++) {
			tmp[i] = data[i].clone();
		}
		
		while(!q.isEmpty()) {
			int x = q.poll();
			int y = q.poll();
			
			for(int i=0; i<4; i++) {
				int nx = x + dx[i];
				int ny = y + dy[i];
				
				if(0 <= nx && nx < n && 0 <= ny && ny < m) {
					if(tmp[nx][ny] == 0) {
						q.add(nx);
						q.add(ny);
						tmp[nx][ny] = 2;
					}
				}
			}
		}
		int cnt = 0;
		for(int i=0; i<n; i++) {
			for(int j=0; j<m; j++) {
				if(tmp[i][j] == 0) {
					cnt++;
				}
			}
		}
		
		if(cnt > result) {
			result = cnt;
		}
	}
}

 

---

 

위 문제 중요한 포인트는 3가지이다.

 

1. 백트래킹을 통해 벽을 먼저 세운다.

2. DeepCopy(깊은 복사)를 이용하여 시뮬레이션한다.

3. BFS로 바이러스를 퍼트린다.