(16933) 벽 부수고 이동하기 3 (Java)

문제

N×M의 행렬로 표현되는 맵이 있다. 맵에서 0은 이동할 수 있는 곳을 나타내고, 1은 이동할 수 없는 벽이 있는 곳을 나타낸다. 당신은 (1, 1)에서 (N, M)의 위치까지 이동하려 하는데, 이때 최단 경로로 이동하려 한다. 최단경로는 맵에서 가장 적은 개수의 칸을 지나는 경로를 말하는데, 이때 시작하는 칸과 끝나는 칸도 포함해서 센다. 이동하지 않고 같은 칸에 머물러있는 경우도 가능하다. 이 경우도 방문한 칸의 개수가 하나 늘어나는 것으로 생각해야 한다.

이번 문제에서는 낮과 밤이 번갈아가면서 등장한다. 가장 처음에 이동할 때는 낮이고, 한 번 이동할 때마다 낮과 밤이 바뀌게 된다. 이동하지 않고 같은 칸에 머무르는 경우에도 낮과 밤이 바뀌게 된다.

만약에 이동하는 도중에 벽을 부수고 이동하는 것이 좀 더 경로가 짧아진다면, 벽을 K개 까지 부수고 이동하여도 된다. 단, 벽은 낮에만 부술 수 있다.

한 칸에서 이동할 수 있는 칸은 상하좌우로 인접한 칸이다.

맵이 주어졌을 때, 최단 경로를 구해 내는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 N(1 ≤ N ≤ 1,000), M(1 ≤ M ≤ 1,000), K(1 ≤ K ≤ 10)이 주어진다. 다음 N개의 줄에 M개의 숫자로 맵이 주어진다. (1, 1)과 (N, M)은 항상 0이라고 가정하자.

출력

첫째 줄에 최단 거리를 출력한다. 불가능할 때는 -1을 출력한다.

예제 입력 1

1 4 1
0010

예제 출력 1

5

예제 입력 2

1 4 1
0100

예제 출력 2

4

예제 입력 3

6 4 1
0100
1110
1000
0000
0111
0000

예제 출력 3

15

예제 입력 4

6 4 2
0100
1110
1000
0000
0111
0000

예제 출력 4

9

출처

문제를 만든 사람: baekjoon
데이터를 추가한 사람: jh05013

알고리즘 분류

그래프 이론
그래프 탐색
너비 우선 탐색

Solution

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

public class Main {
    public static int n, m, k;
    public static int[][] map;
    public static boolean[][][] visited;
    public static class Node {
        int x, y, dis, brk, day;
        Node(int x, int y, int dis, int brk, int day) {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.dis = dis;
            this.brk = brk;
            this.day = day;
        }
    }
    public static Queue<Node> q;
    public static int[] dx = {-1, 1, 0, 0, 0};
    public static int[] dy = {0, 0, -1, 1, 0};

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        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());   // 맵의 행 크기
        m = Integer.parseInt(st.nextToken());   // 맵의 열 크기
        k = Integer.parseInt(st.nextToken());   // 벽을 부술 수 있는 횟수

        map = new int[n][m];
        q = new LinkedList<Node>();
        visited = new boolean[k+1][n][m];   // 방문 배열 세팅 시 벽을 부순 횟수 별로 체크하기 위함

        // 맵 세팅
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            String[] strArr = br.readLine().split("");
            for(int j = 0; j < m; j++) {
                map[i][j] = Integer.parseInt(strArr[j]);
            }
        }

        // 시작 위치 세팅 (0, 0), 낮 : 1
        q.offer(new Node(0, 0, 1, 0, 1));
        visited[0][0][0] = true;

        bw.write(String.valueOf(findGoal()));
        bw.flush();
        bw.close();
        br.close();
    }

    public static int findGoal() {
        while(!q.isEmpty()) {
            Node cur = q.poll();

            // 목적지에 도착했다면 거리 return
            if(cur.x == n-1 && cur.y == m-1) return cur.dis;

            // 인접 칸 탐색
            for(int t = 0; t < 5; t++) {
                int nx = cur.x + dx[t];
                int ny = cur.y + dy[t];

                // 인접 칸이 맵의 범위를 벗어나거나, 이미 방문한 경우 skip
                if(isNotRange(nx, ny) || visited[cur.brk][nx][ny]) continue;

                // 인접 칸이 벽인 경우
                if(map[nx][ny] == 1) {
                    // 낮인 경우
                    if(cur.day == 1) {
                        // 벽을 부술 수 있는 횟수가 남아있고, 인접 칸이 벽을 부수고 방문 한적 없는 경우
                        if(cur.brk < k && !visited[cur.brk+1][nx][ny]) {
                            q.offer(new Node(nx, ny, cur.dis + 1, cur.brk + 1, cur.day*(-1)));    // 이동거리 +1, 벽 부순 횟수 +1, 낮밤 변경
                            visited[cur.brk + 1][nx][ny] = true;  // 벽을 추가로 부셨으므로 부순 횟수를 +1한 방문 배열에 방문처리
                        }
                    }
                    // 밤인 경우 벽을 부술 수 없으므로, 제자리이지만 방문 칸의 개수는 늘고, 낮과 밤은 바뀐다고 하였으므로.
                    else {
                        q.offer(new Node(cur.x, cur.y, cur.dis+1, cur.brk, cur.day*(-1)));
                    }
                // 인접 칸이 벽인데 밤이거나, 벽이 아닌 경우
                } else {
                    q.offer(new Node(nx, ny, cur.dis+1, cur.brk, cur.day*(-1)));  // 이동거리 +1, 낮밤 변경
                    visited[cur.brk][nx][ny] = true;    // 벽을 추가로 부수지 않았으므로, 현재 방문 배열에 방문 처리
                }
            }
        }

        return -1;
    }

    public static boolean isNotRange(int x, int y) {
        return (x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m) ? true : false;
    }
}

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