[백준]16236번 : 아기 상어 - 자바(JAVA)

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

16236번: 아기 상어

 

문제 해석

N x N 크기의 공간에 물고리 M마리와 아기 상어 1마리가 있다.(N x N 크기이므로 2차원 배열 사용 추측)

한 칸에는 물고기가 최대 1마리 존재한다.

아기 상어와 물고기는 모두 자연수의 크기를 가지고 있다.

처음 아기 상어의 크기는 2이고, 아기 상어는 1초에 상하좌우로 인접한 한 칸씩 이동할 수 있다. (반복문을 돌면서 time 1씩 증가)

아기 상어는 자신보다 크기가 큰 물고기가 있는 칸은 지나갈 수 없고 자신의 크기보다 작은 물고기만 먹을 수 있다.

아기 상어는 자신의 크기와 같은 물고기를 먹을 때 마다 크기가 1 증가합니다.

만약 크기가 같은 경우에는 물고기를 먹을 순 없지만 지나갈 순 있다.(변수로 작용할 수 있음)

 

아기 상어는 더이상 이동할 수 없다면 엄마 상어에게 도움을 요청한다. (종료 조건)

아기 상어의 이동 방법

1. 먹을 수 있는 물고기가 1마리라면 그 물고기를 먹으러 간다.

2. 먹을 수 있는 물고기가 1마리보다 많다면, 거리가 가장 가까운 물고기를 먹으러 간다. ( 가장 가까운 거리의 물고기를 먹으러 가야 하므로 BFS구현 추측)

3. 만약 거리가 가까운 물고기가 많다면 가장 위에 있는 물고기를 먹고, 가장 위에 있는 물고기가 여러 마리라면, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹습니다. (겹치는 경우에는 1순위 가장 위, 2순위 가장 왼쪽의 물고기)

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입력

첫째 줄에 공간의 크기 N이 주어집니다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 공간의 상태가 주어집니다.

0은 빈 칸을 의미합니다.

1, 2, 3, 4, 5, 6 은 칸에 있는 물고기의 크기를 의미합니다.

9는 아기 상어의 위치를 의미합니다.

 

제약조건

공간에는 아기 상어는 한 마리만 있습니다.

2 <= N <= 20

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출력

아기 상어가 엄마 상어에게 도움을 요청하지 않고 물고기를 잡아먹을 수 있는 시간을 출력합니다.

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문제 풀이 전 설계

입력값 받기

공간의 크기 N을 입력받고 N x N 번 공간의 상태에 대하여 입력을 받습니다.

 

핵심 기능

종료 조건 : 아기 상어가 더 이상 움직일 수 없을 때 또는 먹을 수 있는 물고기가 존재하지 않을 때

아기 상어가 물고기를 잡아먹으며 이동하는 기능

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풀이하면서 고민해본점

입력은 어떻게 받는 것이 효율적일까? (Sacnner vs BufferedReader)

https://junuuu.tistory.com/7?category=968252 

[Java] Scanner 와 BufferedReader의 차이점

출력은 어떻게 하는 것이 효율적일까? (System.out.println vs BufferedWriter)

https://blog.naver.com/scyawer/222072629287

자바)System.out.println vs. BufferedReader

종료 조건은 어떻게 구현할 것인가?

1. 아기 상어가 더 이상 움직일 수 없을 때

아기 상어는 상하좌우로 한 칸씩 이동하며 극단적인 경우 시작하자마자 상하좌우에 존재하는 물고기의 크기가 3 이상이라면 움직일 수 없을 것이다.

2. 먹을 수 있는 물고기가 존재하지 않을 때

지나갈 수 있는 경로에 먹을 수 있는 물고기가 존재하지 않으면 종료해야 합니다.

 

아기 상어가 물고기를 잡아먹으며 이동하는 기능을 어떻게 구현할 것인가?

BFS로 재귀적으로 구현한다.

아기 상어의 위치에서 상하좌우의 위치로 이동하는 코드를 재귀적으로 호출한다.

BFS 재귀로 구현해보았으나 구현할수록 이건 DFS라는 생각이 들었다. 그래서 BFS가 재귀로 구현하는 게 맞았나..?라는 생각이 들게 되었고 다른 방식으로 구현하기로 했다.

 

다른 방식은 처음 상어의 위치를 기반으로 위, 왼쪽, 오른쪽, 아래 순으로 어떤 자료구조에 위치(좌표) 값을 저장한다.

이 방법을

위의 위치 값에 대하여 위, 왼쪽, 오른쪽, 아래 순으로 자료구조에 저장하고

왼쪽의 위치값에 대하여 위, 왼쪽, 오른쪽, 아래 순으로 자료구조에 저장하고

오른쪽, 아래도 동일하게 진행한다. 

 

왜 위, 왼쪽, 오른쪽, 아래 순으로 저장하나요?

문제에서 아기 상어는 가장 거리가 가까운 물고기를 먹으러 가는데 가장 거리가 가까운 물고기가 여러 마리 일 경우 1순위는 가장 위에 있는 물고기, 2순위는 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹기 때문이다.

오른쪽과 아래의 경우는 순서가 바뀌어도 상관이 없을 것 같다.

 

위의 방법으로 시도하였으나 특정 케이스에 우선순위를 위배하는 경우가 생겨 갈 수 있는 좌표들을 모두 저장한 후 좌표들을 비교하는 방법으로 우선순위를 지정하였습니다.

 

이때 어떤 자료구조를 사용할 것인가?

배열, 링크 리스트, 큐, 덱, 배열 리스트 등 다양한 자료구조가 존재하는데

자료구조의 가장 왼쪽을 검사하고 삭제하고 추가는 계속 맨 오른쪽에 됩니다.

 

자료구조는 중복은 허용하지 않고 순서는 중요하기 때문에 LinkedHashSet을 사용하겠습니다.

 

어떤 자료구조를 쓸지 잘 모르시는 분들은 아래 링크를 보고 오시면 좋을 것 같습니다.

https://junuuu.tistory.com/8?category=968252 

[Java] 자바 컬렉션 프레임워크(Java Collections Framework)

 

이때 상어의 위치를 기준으로 조건문을 활용하여 공간 밖으로 나가지 않도록 한다.

또한 조건문을 활용하여 아기 상어의 크기가 공간 상태보다 작거나 같은 경우에만 이동할 수 있도록 한다.

 

어려웠던 점

아기 상어는 자신의 크기와 같은 수의 물고기를 먹을 때마다 크기가 1 증가한다.( 이부분을 놓치고 물고기를 먹을 때 마다 상어의 크기를 증가시킴)

만약 크기가 2라면 물고기를 2마리 먹어야 크기가 증가하고 크기가 3이라면 물고기를 3마리 먹어야 증가한다.

 

좌표의 혼란(이중 포문으로 좌표를 저장하게 되면 우리가 흔히 생각하는 좌표계랑 반대로 저장됨)

얕은 복사와 깊은 복사에서 얕은 복사가 발생하면서 특정 값이 모두 같아지게 되었음.

 

코드

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.StringTokenizer;

public class BabyShark {
	static int time = 0;
	static int tempCount = 1;
	static int n = 0;
	static int[][] space = null;
	static boolean[][] visited = null;
	static int sharkSize = 2;
	static int eatCount = 0;
	static int[] currentSharkLocation = new int[2];
	static int[] tempSharkLocation = new int[2];
	static LinkedHashSet<int[]> sharkLocationSet = new LinkedHashSet<int[]>();
	static ArrayList<int[]> sharkLocationList= new ArrayList<int[]>();
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		// TODO Auto-generated method stub
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
		StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
		n = Integer.parseInt(st.nextToken());
		space = new int[n][n];
		visited = new boolean[n][n];
		
		//4가지 초기화 (space, visited, currentSharkLocation, tempSharkLocation)
		initialSetting(br, st);
		/*
		initialSetting() test 성공
		주의사항은 currentSharkLocation에는 j,i로 할당되어있기 때문에 space, visited 배열에 접근할 때 i,j로 접근하면 안되고 j,i로 접근해야 한다.
		
		showCurrentSpace();
		showCurrentVisited();
		System.out.println(currentSharkLocation[0] + " " + currentSharkLocation[1]);
		System.out.println(tempSharkLocation[0] + " " + tempSharkLocation[1]);
		*/				
		saveSharkLocationSet();
		/*
		saveSharkLocationSet() test 성공
		showCurrentSharkLocationSet();
		showCurrentVisited();		
		*/
		
				
		//만약 sharkLocationSet이 비어있다면 상어가 움직이지 못했으므로 끝
		while (!sharkLocationSet.isEmpty()) {
			//showCurrentSharkLocationSet();			
			if (checkEat()) {
				//가장위,가장왼쪽찾는 함수
				calculateCoord();
				
				eatCount++;
				resetVisitedArray();				
				calculateTime();
				changeSharkLocation();
				sharkLocationSet.clear();
				saveSharkLocationSet();
				//showCurrentSpace();											
			} else {
				if (visitedAllTrue()) {
					//System.out.println("visitedAllTrue");
					break;
				}
				updateSharkLocationSet();
				tempCount++;
			}											
		}		 
		bw.write(time + "\n");
		bw.flush();
		br.close();
		bw.close();
	}

	static void initialSetting(BufferedReader br, StringTokenizer st) throws IOException {
		for (int i = 0; i < n; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			for (int j = 0; j < n; j++) {
				space[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
				visited[i][j] = false;
				if (space[i][j] == 9) {
					currentSharkLocation[0] = i;
					currentSharkLocation[1] = j;
					visited[i][j] = true;
				}
			}
		}
		tempSharkLocation[0] = currentSharkLocation[0];
		tempSharkLocation[1] = currentSharkLocation[1];
	}

	static void saveSharkLocationSet() {
		// 상어가 갈 수 있는 좌표를 sharkLocationSet에 저장한다.
		// 위, 왼쪽, 오른쪽, 아래 순서로 설계한 이유는 명세서 때문입니다.
		// currentSharkLocation에는 j,i로 할당되어있기 때문에 space, visited 배열에 접근할 때 i,j로 접근하면 안되고 j,i로 접근해야 한다.
		int i, j;
		
		i = tempSharkLocation[1];
		j = tempSharkLocation[0];
		//i,j = 1,2
				
		// 위(Up)
		if (j > 0) {
			if (checkSharkMove(i, j - 1)) {
				tempSharkMove(i, j -1);
			}
		}
		// 왼쪽(Left)
		if (i > 0) {
			if (checkSharkMove(i-1, j )) {
				tempSharkMove(i-1, j );
			}			
		}
		// 오른쪽(Right)
		if (i < n - 1) {
			if (checkSharkMove(i + 1, j )) {
				tempSharkMove(i + 1, j );
			}
		}
		// 아래(Down)		
		if (j < n - 1) {
			if (checkSharkMove(i, j +1)) {
				tempSharkMove(i, j + 1);
			}
		}
	}
	
	static boolean checkSharkMove(int i,int j) {
		if (visited[j][i] == false && space[j][i] <= sharkSize) {
			return true;
		} else {
			return false;
		}
	}

	static void tempSharkMove(int i, int j) {
		//saveSharkLocationSet()에서 이미 i,j의 위치를 변경해서 넘겨줬기 때문에 다시 i와j의 위치를 변경해서 저장
		int[] tempSpacePoint = new int[2];
		tempSpacePoint[0] = j;
		tempSpacePoint[1] = i;		
		sharkLocationSet.add(tempSpacePoint);
		visited[j][i] = true;
		
	}

	static boolean checkEat() {
		int tempI;
		int tempJ;
		
		boolean eatFlag = false;
		Iterator<int[]> iter = sharkLocationSet.iterator();		
		int[] tempLocationArray = new int[2];
		while (iter.hasNext()) {
			int[] tempCoord = new int[2];
			tempLocationArray = iter.next();			
			tempI = tempLocationArray[0];
			tempJ = tempLocationArray[1];
			//System.out.println(tempI + " " + tempJ + " " + space[tempI][tempJ]);
			if (space[tempI][tempJ] < sharkSize && space[tempI][tempJ] != 0) {
				tempSharkLocation[0] = tempI;
				tempSharkLocation[1] = tempJ;
				eatFlag = true;
				tempCoord[0] = tempI;
				tempCoord[1] = tempJ;
				//System.out.println(":" + tempCoord[0] + " " + tempCoord[1]);
				sharkLocationList.add(tempCoord);
				
				
			}

		}
		if(eatFlag) {
			return true;
		}
		else {
			return false;
		}

	}
	static void calculateCoord() {
		
		int[] tempCoord = new int[2];
		tempCoord = sharkLocationList.get(0);
		int minI = tempCoord[0];
		int minJ = tempCoord[1];
		for(int i=0; i<sharkLocationList.size(); i++) {
			tempCoord = sharkLocationList.get(i);
			//System.out.println("test: " + tempCoord[0] + " " + tempCoord[1]);
			if(minI > tempCoord[0]) {
				minI = tempCoord[0];
				minJ = tempCoord[1];
			}
			else if(minI == tempCoord[0]) {
				if(minJ > tempCoord[1]) {
					minI = tempCoord[0];
					minJ = tempCoord[1];
				}
			}
			else {
				continue;
			}			
			
		}		
		tempSharkLocation[0] = minI;
		tempSharkLocation[1] = minJ;
		sharkLocationList.clear();
		
	}
	static void resetVisitedArray() {
		for (int i = 0; i < n; i++) {
			for (int j = 0; j < n; j++) {
				visited[i][j] = false;
			}
		}
		visited[tempSharkLocation[0]][tempSharkLocation[1]] = true;

	}

	static void changeSharkLocation() {
		
		
		int currentI = currentSharkLocation[0];
		int currentJ = currentSharkLocation[1];
		int tempI = tempSharkLocation[0];
		int tempJ = tempSharkLocation[1];
		//System.out.println(currentSharkLocation[0] + " " + currentSharkLocation[1]);
		//System.out.println(tempSharkLocation[0]+ " " + tempSharkLocation[1]);
								
		if(sharkSize == eatCount) {
			sharkSize++;
			eatCount = 0;
		}
		space[currentI][currentJ] = 0;				
		space[tempI][tempJ] = 9;		
				
		currentSharkLocation[0] = tempSharkLocation[0];
		currentSharkLocation[1] = tempSharkLocation[1];
		

	}

	static void calculateTime() {		
		time = time + tempCount;
		tempCount = 1;
		//System.out.println("시간:"+ time);
	}

	static void updateSharkLocationSet() {
		Iterator<int[]> iter = sharkLocationSet.iterator();
		ArrayList<int[]> tempArrayList = new ArrayList<int[]>(sharkLocationSet);
		int[] tempLocationArray = new int[2];

		for (int i = 0; i < tempArrayList.size(); i++) {
			tempLocationArray = tempArrayList.get(i);			
			tempSharkLocation[0] = tempLocationArray[0];
			tempSharkLocation[1] = tempLocationArray[1];
			saveSharkLocationSet();
			sharkLocationSet.remove(tempLocationArray);
		}
		
	}

	static boolean visitedAllTrue() {
		for (int i = 0; i < n; i++) {
			for (int j = 0; j < n; j++) {
				if (!visited[i][j]) {
					return false;
				}
			}
		}
		return true;
	}
	
	static void showCurrentSpace() {
		for(int i=0; i<n; i++) {
			for(int j=0; j<n; j++) {
				System.out.print(space[i][j] + " ");
			}
			System.out.println();
		}
	}
	static void showCurrentVisited() {
		for(int i=0; i<n; i++) {
			for(int j=0; j<n; j++) {
				System.out.print(visited[i][j] + " ");
			}
			System.out.println();
		}
	}
	static void showCurrentSharkLocationSet() {
		Iterator<int[]> iter = sharkLocationSet.iterator();
		int[] tempArrayList;
		while(iter.hasNext()) {
			tempArrayList = iter.next();
			System.out.println(tempArrayList[0] + " " + tempArrayList[1]);
			
		}
	}
}

 

 

 

1. 상어의 위치에서 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽도 이동할 수 있다면 해당 좌표들을 저장한다.

2. 해당 좌표들 중에 상어가 먹을 수 있는지 확인

3. 만약 먹을 수 있는 좌표가 많다면 가장 위, 가장 왼쪽을 우선순위로 계산

4. 먹을 좌표가 정해지면 그곳으로 이동하면서 먹는 과정 진행

5. 상어가 먹을 것이 없을 때까지 반복

 

크게 이해하자면 위의 흐름을 따르며 show~ 함수들은 중간중간 테스트를 위해 넣은 함수들입니다.