[Java] 백준 16236번 : 아기 상어

문제

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.

예제 입력 1

3
0 0 0
0 0 0
0 9 0

예제 출력 1

0

예제 입력 2

3
0 0 1
0 0 0
0 9 0

예제 출력 2

3

예제 입력 3

4
4 3 2 1
0 0 0 0
0 0 9 0
1 2 3 4

예제 출력 3

14

예제 입력 4

6
5 4 3 2 3 4
4 3 2 3 4 5
3 2 9 5 6 6
2 1 2 3 4 5
3 2 1 6 5 4
6 6 6 6 6 6

예제 출력 4

60

예제 입력 5

6
6 0 6 0 6 1
0 0 0 0 0 2
2 3 4 5 6 6
0 0 0 0 0 2
0 2 0 0 0 0
3 9 3 0 0 1

예제 출력 5

48

예제 입력 6

6
1 1 1 1 1 1
2 2 6 2 2 3
2 2 5 2 2 3
2 2 2 4 6 3
0 0 0 0 0 6
0 0 0 0 0 9

예제 출력 6

39

 

소스코드

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {

	private static BufferedReader bf;
	private static StringTokenizer st;

	private static int N, time = 0;
	private static int[][] map;
	private static BabyShark babyShark;
	private static int[] dx = { -1, 1, 0, 0 };
	private static int[] dy = { 0, 0, -1, 1 };

	static class BabyShark {
		int r, c, size, eatCnt;	// (r, c): 아기 상어의 좌표, size: 아기 상어의 크기, eatCnt: 아기 상어가 물고기를 먹은 마리 수

		public BabyShark(int r, int c, int size, int eatCnt) {
			super();
			this.r = r;
			this.c = c;
			this.size = size;
			this.eatCnt = eatCnt;
		}

		@Override
		public String toString() {
			return "BabyShark [r=" + r + ", c=" + c + ", size=" + size + ", eatCnt=" + eatCnt + "]";
		}

		void eat() {	// 아기 상어가 물고기를 먹을 때마다 eatCnt를 증가시키고, eatCnt가 size와 같아지면 size는 1 증가, eatCnt는 0으로 초기화 함
			eatCnt++;
			if (eatCnt == size) {
				size++;
				eatCnt = 0;
			}
		}
	}

	static class Fish implements Comparable<Fish> {
		int r, c, size, dist;	// (r, c): 물고기의 좌표, size: 물고기의 크기, dist: 물고기가 아기 상어로부터 떨어진 거리

		public Fish(int r, int c, int size, int dist) {
			super();
			this.r = r;
			this.c = c;
			this.size = size;
			this.dist = dist;
		}

		@Override
		public String toString() {
			return "Fish [r=" + r + ", c=" + c + ", size=" + size + "dist=" + dist + "]";
		}

		@Override
		public int compareTo(Fish o) {
			if (this.dist == o.dist) {
				if (this.r == o.r)
					return Integer.compare(this.c, o.c);	// 3순위: 거리가 같고, 같은 행에 있으면, 가장 왼쪽에 있는 경우
				else
					return Integer.compare(this.r, o.r);	// 2순위: 거리가 같은 경우, 가장 위에 있는 경우
			} else
				return Integer.compare(this.dist, o.dist);	// 1순위: 거리가 가장 짧은 경우
		}

	}

	public static void main(String[] args) throws NumberFormatException, IOException {

		bf = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		N = Integer.parseInt(bf.readLine());
		map = new int[N][N];

		for (int r = 0; r < N; r++) {
			st = new StringTokenizer(bf.readLine());
			for (int c = 0; c < N; c++) {
				map[r][c] = Integer.parseInt(st.nextToken());
				if (map[r][c] == 9) {
					babyShark = new BabyShark(r, c, 2, 0);
					map[r][c] = 0;
				}
			}
		}

		bfs(babyShark);
		System.out.println(time);
	}

	public static void bfs(BabyShark bs) {	// 아기 상어의 현재 위치에서 깊이를 1씩 증가시키며 같은 너비에 존재하는 모든 물고기를 탐색함
		boolean[][] visited = new boolean[N][N];
		visited[bs.r][bs.c] = true;

		Queue<BabyShark> queue = new LinkedList<>();
		queue.offer(bs);

		int depth=0;	// 탐색한 너비를 계산해주기 위한 변수
		Fish target=null;	// 찾은 물고기를 저장하기 위한 변수
		while (!queue.isEmpty()) {	// 탐색 가능한 경우가 존재하는 경우
			int size = queue.size();	// 현재 depth의 탐색 범위
			while (size-- > 0) {
				BabyShark b = queue.poll();	// 현재 아기 상어
				
				for (int i = 0; i < 4; i++) {	// 4방 탐색
					int nx = b.r + dx[i];
					int ny = b.c + dy[i];

					if (isIn(nx, ny) && !visited[nx][ny]) {	// 범위 내에 존재하고, 아직 방문하지 않은 경우
						visited[nx][ny]=true;	// 방문 처리
						if (map[nx][ny] == 0 || map[nx][ny] == b.size) {	// 값이 0이거나 아기 상어와 크기가 같은 물고기가 존재하는 경우 그냥 지나간다.(위치만 업데이트)
							queue.offer(new BabyShark(nx, ny, b.size, b.eatCnt));
						} else if (map[nx][ny] < b.size) {	// 물고기의 크기가 아기 상어보다 작은 경우
							Fish fish=new Fish(nx, ny, map[nx][ny], depth+1);	// 후보에 넣음
							if(target==null) target=fish;	// 아직 target이 존재하지 않으면, 후보를 target으로 설정
							else target=target.compareTo(fish)<0?target:fish;	// target이 이미 존재하면, target과 후보 중 우선순위가 더 높은 물고기를 target으로 설정
						}
					}
				}
			}	// bfs 탐색 끝
			
			if(target!=null) break;	// 한 바퀴 탐색을 마쳤는데 먹을 수 있는 물고기가 존재하지 않으면 다음 바퀴를 탐색함
			depth++;
		}	// 모든 바퀴 탐색 완료
		
		if(target==null) return;	// 모든 바퀴 탐색을 마쳤는데 먹을 수 있는 물고기가 존재하지 않으면 엄마에게 감
		bs.eat();	// target이 되는 물고기를 먹음
		map[target.r][target.c]=0;	// 먹힌 물고기가 있던 자리를 0으로 초기화 함
		time+=target.dist;	// 이동 거리 업데이트
		bfs(new BabyShark(target.r, target.c, bs.size, bs.eatCnt));	// 아기 상어의 새로운 위치를 기준으로 다시 bfs 시작
	}

	public static boolean isIn(int r, int c) {
		return r >= 0 && r < N && c >= 0 && c < N;
	}
}