[Java] 백준 14502번 : 연구소

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에서 바이러스가 유출되었다. 다행히 바이러스는 아직 퍼지지 않았고, 바이러스의 확산을 막기 위해서 연구소에 벽을 세우려고 한다.

연구소는 크기가 N×M인 직사각형으로 나타낼 수 있으며, 직사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다. 

일부 칸은 바이러스가 존재하며, 이 바이러스는 상하좌우로 인접한 빈 칸으로 모두 퍼져나갈 수 있다. 새로 세울 수 있는 벽의 개수는 3개이며, 꼭 3개를 세워야 한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자.

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

이때, 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 곳이다. 아무런 벽을 세우지 않는다면, 바이러스는 모든 빈 칸으로 퍼져나갈 수 있다.

2행 1열, 1행 2열, 4행 6열에 벽을 세운다면 지도의 모양은 아래와 같아지게 된다.

2 1 0 0 1 1 0
1 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

바이러스가 퍼진 뒤의 모습은 아래와 같아진다.

2 1 0 0 1 1 2
1 0 1 0 1 2 2
0 1 1 0 1 2 2
0 1 0 0 0 1 2
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

벽을 3개 세운 뒤, 바이러스가 퍼질 수 없는 곳을 안전 영역이라고 한다. 위의 지도에서 안전 영역의 크기는 27이다.

연구소의 지도가 주어졌을 때 얻을 수 있는 안전 영역 크기의 최댓값을 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 지도의 세로 크기 N과 가로 크기 M이 주어진다. (3 ≤ N, M ≤ 8)

둘째 줄부터 N개의 줄에 지도의 모양이 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 위치이다. 2의 개수는 2보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

빈 칸의 개수는 3개 이상이다.

출력

첫째 줄에 얻을 수 있는 안전 영역의 최대 크기를 출력한다.

예제 입력 1

7 7
2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

예제 출력 1

27

예제 입력 2

4 6
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 2
1 1 1 0 0 2
0 0 0 0 0 2

예제 출력 2

9

예제 입력 3

8 8
2 0 0 0 0 0 0 2
2 0 0 0 0 0 0 2
2 0 0 0 0 0 0 2
2 0 0 0 0 0 0 2
2 0 0 0 0 0 0 2
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0

예제 출력 3

3

 

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, M, result;
	private static int [][]map;
	private static boolean [][]visitedVirus;
	private static List<Point> point;
	private static int [] dx= {-1,1,0,0};
	private static int [] dy= {0,0,-1,1};
	
	static class Point {
		int r, c;

		public Point(int r, int c) {
			super();
			this.r = r;
			this.c = c;
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {

		bf=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		st=new StringTokenizer(bf.readLine());
		N=Integer.parseInt(st.nextToken());
		M=Integer.parseInt(st.nextToken());
		map=new int[N][M];
		point=new ArrayList<>();
		
		for(int r=0;r<N;r++) {
			st=new StringTokenizer(bf.readLine());
			for(int c=0;c<M;c++) {
				map[r][c]=Integer.parseInt(st.nextToken());
				if(map[r][c]==0) point.add(new Point(r, c));
			}
		}

		result=Integer.MIN_VALUE;
		combination(3, new Point[3], 0);
		System.out.println(result);
	}

	private static void combination(int toChoose, Point [] choosed, int start) {	// 벽 3개를 어디에 세울지를 빈 칸 중 3개를 선택하는 조합으로 정함
		if(toChoose==0) {
			int [][]newMap=new int[N][M];
			getMap(map, newMap);	// 벽을 세운 새로운 맵
			for(int i=0;i<choosed.length;i++) {
				Point p=choosed[i];
				newMap[p.r][p.c]=1;
			}

			virus(newMap);	// 바이러스가 퍼진 상태 업데이트
			int res=safeArea(newMap);	// 바이러스가 퍼진 후 안전영역의 개수 구하기
			result=Math.max(result, res);	// 안전영역이 더 큰 값으로 업데이트
			return;
		}
		
		for(int i=start;i<point.size();i++) {
			choosed[choosed.length-toChoose]=point.get(i);
			combination(toChoose-1, choosed, i+1);
		}
	}

	private static int safeArea(int [][]newMap) {	// 안전영역의 개수 구하기
		int cnt=0;
		
		for(int r=0;r<N;r++) {
			for(int c=0;c<M;c++) {
				if(newMap[r][c]==0) cnt++;
			}
		}
		
		return cnt;
	}
	
	private static void bfs(Point point, boolean [][]visitedVirus, int [][]newMap) {	// 바이러스가 퍼진 상태를 bfs를 통해 구해줌
		Queue<Point> queue=new LinkedList<>();
		queue.add(point);
		
		while(!queue.isEmpty()) {
			Point p=queue.poll();
			
			for(int i=0;i<4;i++) {
				int nx=p.r+dx[i];
				int ny=p.c+dy[i];
				
				if(isIn(nx, ny) && !visitedVirus[nx][ny] && newMap[nx][ny]==0) {
					visitedVirus[nx][ny]=true;
					newMap[nx][ny]=2;
					queue.add(new Point(nx, ny));
				}
			}
		}
		
	}
	
	private static void virus(int [][]newMap) {	// 연구소 내에서 바이러스의 위치 탐색
		visitedVirus=new boolean[N][M];
		
		for(int r=0;r<N;r++) {
			for(int c=0;c<M;c++) {
				if(newMap[r][c]==2 && !visitedVirus[r][c]) {
					visitedVirus[r][c]=true;
					bfs(new Point(r, c), visitedVirus, newMap);
				}
			}
		}
		
	}
	private static void getMap(int [][]map, int [][]newMap) {	// 벽 3개를 세운 새로운 맵
		for(int r=0;r<N;r++) newMap[r]=map[r].clone();
	}
	
	private static boolean isIn(int r, int c) {
		return r>=0 && r<N && c>=0 && c<M;
	}
}

1. 전체 맵의 빈 칸 중에서 3개를 선택하는 "조합"을 통해 벽 3개를 세우는 경우를 구합니다.

2. 벽 3개를 세운 새로운 맵을 만듧니다.

3. 새로운 맵에서 바이러스의 위치를 찾습니다.

4. 바이러스 위치에서부터 바이러스가 퍼져나간 상태를 새로운 맵에 저장합니다.

5. 바이러스가 모두 퍼진 후 안전 영역의 개수를 구합니다.

6. 안전 영역의 최댓값을 갱신합니다.