[BOJ] 16236 아기상어 - JAVA

1. 문제

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

16236번: 아기 상어

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.

 

풀면서 궁금했던 점

• 아기 상어가 먹이를 먹은 후의 위치? -> 마지막으로 먹은 먹이의 위치가 된다.
• 아기 상어의 크기가 증가할 때 먹은 물고기의 크기는 상관 없는지? -> 상관 없다. 먹기만 하면 카운트된다. 

---

2. 풀이

메인

• 상어 값만 따로 저장했다. 그리고 나중에 if문을 더 쓰지 않고 편하게 지나다니기 위해 그 자리에 0을 넣었다.

static int N, time;
static int[][] sea;
static int[][] deltas = {{-1, 0}, {0, -1}, {0, 1}, {1, 0}};//위-왼쪽-오른쪽-아래

public static void main(String[] args) throws IOException {
   BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
   StringTokenizer st;

   N = Integer.parseInt(in.readLine());
   sea = new int[N][N];
   Fish shark = null;

   for (int i = 0; i < N; i++) {
      st = new StringTokenizer(in.readLine());
      for (int j = 0; j < N; j++) {
         sea[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
         if (sea[i][j] == 9) {
            //상어값만 따로 저장해줌. 나중에 지나갈 수 있도록 0 저장
            shark = new Fish(0, i, j, 2, 0);
            sea[i][j] = 0;
         }
      }
   }

   bfs(shark);

   System.out.println(time);
}

 

범위 체크 함수

• 오늘은 한번 따로 빼봤다.

static boolean checkRange(int y, int x) {
   return y >= 0 && y < N && x >= 0 && x < N;
}

 

Fish 클래스

• 이 문제를 두 번 풀었다. 한 번은 queue를 두 개 사용한 버전이고, 한 번은 queue를 하나만 사용한 버전이다.
• 그래서 하는 일은 똑같지만 클래스가 미세하게 다르다.
• 생성자 오버로딩을 하나 줄였고, eat함수가 매개변수를 쓰지 않도록 바꿨다.
• eat()
  • 물고기(혹은 현재 상어)의 거리를 시간에 더해주고, 해당 위치의 sea배열 값을 0으로 바꾼다.
  • 거리 값을 0으로 초기화한다.
  • 물고기 값을 파라미터로 받았다면 x, y를 재설정한다.
  • 먹은 횟수를 +1한다.+1 한다. 더한 값이 상어의 크기와 같다면 크기를 +1 한다. 먹은 횟수도 0으로 초기화한다.

1) 첫번째

static class Fish implements Comparable<Fish> {
   int x, y;     //위치
   int d;       //거리
   int size;     //크기
   int eatCnt;       //잡아먹은 횟수

   private Fish(int d, int y, int x, int size) {
      this.d = d;
      this.y = y;
      this.x = x;
      this.size = size;
   }

   private Fish(int d, int y, int x, int size, int eatCnt) {
      this(d, y, x, size);
      this.eatCnt = eatCnt;
   }

   private void eat(Fish f) {
      this.d = 0;
      this.y = f.y;
      this.x = f.x;
      if (++this.eatCnt == this.size) {
         ++this.size;
         this.eatCnt = 0;
      }

      time += f.d;
      sea[f.y][f.x] = 0;
   }

   @Override
   public int compareTo(Fish f) {
      if (d != f.d) return d - f.d;
      else if (y != f.y) return y - f.y;
      return x - f.x;
   }
}

2) 두 번째

static class Fish implements Comparable<Fish> {
   int x, y;     //위치
   int d;       //거리
   int size;     //크기
   int eatCnt;       //잡아먹은 횟수

   private Fish(int d, int y, int x, int size, int eatCnt) {
      this.d = d;
      this.y = y;
      this.x = x;
      this.size = size;
      this.eatCnt = eatCnt;
   }

   private void eat() {
      if (++this.eatCnt == this.size) {
         ++this.size;
         this.eatCnt = 0;
      }

      time += this.d;
      sea[this.y][this.x] = 0;

      this.d = 0;
   }

   @Override
   public int compareTo(Fish f) {
      if (d != f.d) return d - f.d;
      else if (y != f.y) return y - f.y;
      return x - f.x;
   }
}

3) 캡처로 같이 비교

 

BFS 탐색 - 두 가지 방식

1) Queue와 PriorityQueue를 쓰는 방식

• queue - 먹지는 못하지만 이동할 수는 있는 위치들
• PriorityQueue - 먹을 수 있는 위치들. 거리순->행 높이 순-> 열 순으로 정렬한다.
• queue에서 상어를 뽑아와서 4방 탐색으로 다음 위치들을 탐색한다.
  • 범위에 맞고 방문한 적이 없다면 방문 체크한다.
  • 현재 상어의 거리+1이 pQueue의 가장 처음 값보다 더 크다면 앞으로의 비교도 무의미하기 때문에 d값도 끝으로 돌리고 queue도 비워서 10번 줄부터의 반복을 완전히 종료한다.
  • 다음 위치 값이 0이 아니고(=물고기가 있고) 상어 크기가 현재 물고기보다 크다면 먹을 수 있으므로 pQueue에 추가한다.
  • 다음 위치 값이 0이고(=물고기가 없고) 상어 크기가 현재 물고기와 동일하다면 이동만 가능하므로 queue에 추가한다.
• queue가 다 비워졌다면 pQueue를 체크한다. 먹을 게 있을 때 shark.eat 함수를 실행하고 다시 재귀로 bfs(shark)를 부른다. (shark.eat에서 직접 shark 값을 변경한다.)

static void bfs(Fish shark) {
   Queue<Fish> queue = new LinkedList<>();
   queue.offer(shark);

   boolean[][] visited = new boolean[N][N];
   visited[shark.y][shark.x] = true;

   PriorityQueue<Fish> pQueue = new PriorityQueue<>();

   while (!queue.isEmpty()) {
      shark = queue.poll();

      for (int d = 0; d < 4; d++) {
         int ny = shark.y + deltas[d][0];
         int nx = shark.x + deltas[d][1];
         if (checkRange(ny, nx) && !visited[ny][nx]) {
            //ny,nx가 범위 안에 있고 방문한 적 없을 때만 체크
            visited[ny][nx] = true;
            if (!pQueue.isEmpty() && pQueue.peek().d < shark.d + 1) {
               //거리가 가까운 순으로 먹어야 하니까
               //현재 상어+1(지금 먹이의 거리로 저장될 값)이 이미 저장된 먹이의 거리보다 크다면 필요없음
               d = 4;
               queue.clear(); //아예 상어 자리 찾기 그만둠
               break;
            } else if (sea[ny][nx] != 0 && shark.size > sea[ny][nx]) {
               //0이 아니고(물고기가 있고) 상어 크기가 현재 물고기보다 클 때만 먹을 수 있음
               pQueue.offer(new Fish(shark.d + 1, ny, nx, sea[ny][nx]));
            } else if (sea[ny][nx] == 0 || shark.size == sea[ny][nx]) {
               //0이거나 상어 크기=현재 물고기 크기일때만 이동 가능
               queue.offer(new Fish(shark.d + 1, ny, nx, shark.size, shark.eatCnt));
            }
         }
      }

   }

   //먹을 게 있다면 맨 앞을 먹고 bfs를 다시 호출(eat에서 상어값 다시 저장함)
   if (!pQueue.isEmpty()) {
      shark.eat(pQueue.poll());
      bfs(shark);
   }
}

2) PriorityQueue만 쓰는 방식

• 1번 방식과 다른 점은 boolean visited [][]다. 상어가 새 먹이를 먹을 때 다시 초기화한다.
• PriorityQueue가 알아서 우선순위로 정렬하므로 가능한 다음 위치를 모두 큐에 집어넣는다.
• 가장 우선순위가 높은 위치를 뽑고, 그 위치가 가능하지 않다면 반복문의 처음으로 돌아간다.
• 뽑은 위치가 0이 아니고(=물고기가 있고) 상어의 크기가 뽑은 위치의 물고기 크기보다 크다면 먹는다.
  • shark.eat()을 호출한다.
  • visited [][]를 새로 초기화한다.
  • queue도 초기화한다.
• 다음으로 가능한 위치를 전부 큐에 넣는다.

static void bfs(Fish shark) {
   PriorityQueue<Fish> queue = new PriorityQueue<>();
   queue.offer(shark);
   boolean[][] visited = new boolean[N][N];
   visited[shark.y][shark.x] = true;

   while (!queue.isEmpty()) {
      shark = queue.poll();

      //물고기 크기가 상어보다 크면 못지나감
      if (sea[shark.y][shark.x] > shark.size) continue;

      if (sea[shark.y][shark.x] != 0 && shark.size > sea[shark.y][shark.x]) {
         //먹음
         //방문배열,queue 초기화
         shark.eat();
         visited = new boolean[N][N];
         queue.clear();
      }

      //다음으로 가능한 위치 전부 넣음
      for (int d = 0; d < 4; d++) {
         int ny = shark.y + deltas[d][0];
         int nx = shark.x + deltas[d][1];
         if (!checkRange(ny, nx) || visited[ny][nx]) continue;

         visited[ny][nx] = true;
         queue.offer(new Fish(shark.d + 1, ny, nx, shark.size, shark.eatCnt));
      }
   }
}

3) 캡처로 같이 비교

같이 보면 확실히 오른쪽(2번 방식)이 짧은 게 보인다.

---

3. 결과

코드는 확실히 짧아졌다. 내가 코드를 짤 때 중요하게 생각하는 것은 가독성인데, 가독성 측면에서 조금 나아진 것 같다. 하지만 문제 자체가 어려워서 엄청나게 차이가 나는지는 잘 모르겠다.ㅜㅜ