[백준] 16236 : 아기 상어 - Python

⚽ 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.

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.

출력

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

import sys
sys.stdin = open("input.text", "rt")
input = sys.stdin.readline
from collections import deque

n = int(input())
g = [list(map(int, input().split())) for _ in range(n)]
dx = [-1,1,0,0]
dy = [0,0,1,-1]
#먹을 수 있는 물고기가 1마리라면 그 물고기로
#먹을 수 있는 물고기 >1 거리 가장 가까운 물고기
#아기상어 시작크기 2 같은 크기는 못먹음 지나갈 수는 있음

a = b = 0
for i in range(n):
    for j in range(n):
        if g[i][j] == 9: #아기상어 위치
            a = i
            b = j
            break

def BFS(a,b):
    dq = deque()
    dq.append((a,b))
    dis = [[0] * n for _ in range(n)] #거리 리스트로 중복까지 체크 가능.
    dis[a][b] = 1 #시작점, 거리 리스트인데 중복체크 같이. 결국 최종 거리에서 -1 해줘야함.
    res = [] #물고기 먹을 수 있는 후보들 일단 담기.
    while dq:
        x,y = dq.popleft()
        for i in range(4):
            nx = x + dx[i]
            ny = y + dy[i]
            if 0<=nx<n and 0<=ny<n: #경계선
                if dis[nx][ny] == 0: #방문 전
                    #상어의 움직임은 조건에 따라서.
                    if size > g[nx][ny] and g[nx][ny] != 0: #물고기 잡아먹을 수 있음
                        dis[nx][ny] = dis[x][y] + 1
                        res.append((dis[nx][ny] -1,nx,ny))
                    elif size == g[nx][ny]: #크기 동일
                        dis[nx][ny] = dis[x][y] + 1
                        dq.append((nx,ny))
                    elif g[nx][ny] == 0: #벽인 경우
                        dis[nx][ny] = dis[x][y] + 1
                        dq.append((nx,ny))
                    #현재위치에서 4방향 다 확인해야 하니. 각기 따로 계산.
    #후보 리스트는 우선순위가 있기 때문에 정렬로.
    res = sorted(res, key = lambda x : (x[0], x[1], x[2])) 
    #오름차순으로 거리 짧은거 먼저, 그다음이 위 좌표, 그다음이 좌우 좌표인데 왼쪽부터.
    return res

#a,b에 상어 위치 저장되어 있음
cnt = 0 #몇마리 먹었는지
length = 0 #최단거리 결과값
size = 2 #상어 초기 사이즈
#맨 앞의 후보만 먹고 위치 이동 후 다시 BFS로 찾아가야함.
while True:
    g[a][b] = size #그래프상의 위치에 크기 넣어둠.
    res = BFS(a,b) #현재 위치로부터 후보 하나 먹으러.
    if len(res) == 0: #없다면
        break
    res = deque(res)
    #후보 리스트가 나오면 맨 앞의 후보 먹이를 뽑아 그 위치로 이동
    step, x,y = res.popleft() 
    length += step #움직인 거리 더해줌
    cnt += 1
    # 몇개를 먹었는지 몇초간 이동했는지 체크
    if size == cnt:
        size += 1
        cnt = 0 #다시 초기화
    
    g[a][b] = 0 #움직였으니 이제 빈칸으로.
    a,b = x,y #위치 갱신

print(length)

⚽ 코멘트

난이도가 올라갈수록 단순 알고리즘에서 다른 알고리즘을 섞어서 낸다..
이 문제 역시 최단거리 + 그래프 탐색이라는 것을 알았지만 쉽게 접근할 수 없었다. 이런 유형의 문제(확정적으로 제시해주는 알고리즘(BFS) + 다른 알고리즘)을 많이 풀어보고 익혀놔야 나중에 쫄지 않고? 풀 수 있을 것 같다.

• 그래프 문제는 어렵게 낼꺼면 간선에서 조건을 따로 걸어주는 것 같다..

해당 문제에서 아기상어 현재 위치에서 가까운 먹이를 탐색한다.(상하좌우) 그리고 거리가 같은 경우에 조건대로 움직여야 한다.

• 가까운 먹이를 찾는 탐색. 최단거리인 BFS활용
• BFS를 활용할 때 입력으로는 상어의 현재 위치. 출력으로는 근처 먹이들을 들 수 있다 !

가장 가까운 먹이(리스트의 맨 앞 먹이)를 먹고 이동 후에 다시 BFS를 반복해야 한다.

• 먹이의 위치로 이동했을 때 새로운 먹기 후보군의 우선순위 역시 달라질 수 있기 때문.

• 이 문제는 처음부터 너무 헷갈렸기에 다시 풀어봐야한다.

• 시간 복잡도는 우선 모든 유형을 다 풀어보고 그때부터 시간복잡도 계산하면서 풀자.

import sys
sys.stdin = open("input.text", "rt")
input = sys.stdin.readline
from collections import deque

#상어 크기보다 큰 칸 못지나감
#자신의 크기보다 큰 물고기만 먹을 수 있다
#크기 같은 곳은 갈 수 있다. 먹지는 못함
#거리 같은게 여러개면 조건에 따라 먹어야함 가장 위, 가장 왼쪽 순. 오름차순이네
#상어 크기만큼 물고기 먹으면 크기 + 1

n = int(input())
g = [list(map(int, input().split())) for _ in range(n)]
#9는 아기상어 1~6은 물고기
for i in range(n):
    for j in range(n):
        if g[i][j] == 9:
            a = i
            b = j
            break
#아기상어 위치 저장
#아기상어 위치에서 가장 가까운 물고기까지 최단거리.
dx = [-1,1,0,0]
dy = [0,0,1,-1]
size = 2 #아기상어 사이즈
def BFS(a,b):
    dq = deque()
    dq.append((a,b))
    dis = [[0] * n for _ in range(n)]
    dis[a][b] = 1 #시작점을 1로 했기에, 나중에 최종거리는 1빼야함

    #같은 거리에 먹을 수 있는 물고기 여러마리 일수도 있으므로 일단 담아야함
    candidate = [] #후보군
    while dq:
        x,y = dq.popleft() #아기상어 현재 위치
        for i in range(4):
            nx = x + dx[i]
            ny = y + dy[i]

            if 0<=nx<n and 0<=ny<n: 
                if dis[nx][ny] == 0: #아직 방문 전
                    if size > g[nx][ny] and g[nx][ny] != 0: #먹을 수 있는 물고기
                        dis[nx][ny] = dis[x][y] + 1
                        candidate.append((dis[nx][ny]-1, nx,ny)) #조건 우선순위로! 넣어줌 거리 짧은게 먼저, 위에 있는거 먼저, 그것도 같으면 왼쪽에 있는거!
                    elif size == g[nx][ny] or g[nx][ny] == 0:
                        dis[nx][ny] = dis[x][y] + 1 #물고기 크기 같거나, 빈칸이면 이동가능. 이동 후 다시 물고기 탐색해봐도 됨
                        dq.append((nx,ny))
    #모든 방문이 끝나면 먹을 수 있는 물고기들 들어가 있을테니 조건대로 정렬
    candidate = sorted(candidate, key = lambda x : (x[0], x[1], x[2]))
    return candidate


length = 0 #총 최단거리
cnt = 0 #먹을 물고기 개수
while True: #먹을 수 있는 물고기 다 먹을 때까지
    g[a][b] = size #현재 상어 위치 크기로 바꾼 후에
    res = BFS(a,b) #후보군 받아옴
    res = deque(res)
    if len(res) == 0:
        break #더이상 없으면.

    #맨 앞에 하나는 먹어야 하니까.
    step, x,y = res.popleft()
    length += step
    cnt += 1  #물고기 하나 먹었으니.

    if size == cnt:
        size += 1
        cnt = 0 #다시 초기화
    
    g[a][b] = 0 #기존 위치에서 움직였으니 이제 빈칸처리
    a,b = x,y #해당 위치로 다시 이동

print(length)

• 다시 풀어본 코드