[Java] 백준 17141번 : 연구소 2

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에 승원이가 침입했고, 바이러스를 유출하려고 한다. 승원이는 연구소의 특정 위치에 바이러스 M개를 놓을 것이고, 승원이의 신호와 동시에 바이러스는 퍼지게 된다.

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

일부 빈 칸은 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 바이러스는 상하좌우로 인접한 모든 빈 칸으로 동시에 복제되며, 1초가 걸린다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다.

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

M = 3이고, 바이러스를 아래와 같이 놓은 경우 6초면 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다. 벽은 -, 바이러스를 놓은 위치는 0, 빈 칸은 바이러스가 퍼지는 시간으로 표시했다.

6 6 5 4 - - 2
5 6 - 3 - 0 1
4 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
2 2 1 0 1 - -
1 - 2 1 2 3 4
0 - 3 2 3 4 5

시간이 최소가 되는 방법은 아래와 같고, 5초만에 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다.

0 1 2 3 - - 2
1 2 - 3 - 0 1
2 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
3 2 1 0 1 - -
4 - 2 1 2 3 4
5 - 3 2 3 4 5

연구소의 상태가 주어졌을 때, 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨리는 최소 시간을 구해보자.

입력

첫째 줄에 연구소의 크기 N(5 ≤ N ≤ 50), 놓을 수 있는 바이러스의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 연구소의 상태가 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 2의 개수는 M보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

출력

연구소의 모든 빈 칸에 바이러스가 있게 되는 최소 시간을 출력한다. 바이러스를 어떻게 놓아도 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

예제 입력 1

7 3
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 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 2

예제 출력 1

5

예제 입력 2 

7 3
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 2 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 2 

5

예제 입력 3 

7 4
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 2 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 3 

4

예제 입력 4

7 5
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 2 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 4

3

예제 입력 5

7 3
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
1 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 5 

7

예제 입력 6 

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

예제 출력 6 

-1

예제 입력 7 

5 1
2 2 2 1 1
2 1 1 1 1
2 1 1 1 1
2 1 1 1 1
2 2 2 1 1

예제 출력 7 

4

 

소스코드

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

public class Main {

	private static BufferedReader br;
	private static StringTokenizer st;

	private static int N, M, min;
	private static int[][] map;
	private static List<Virus> viruses = new ArrayList<>();
	private static int []dx= {-1,1,0,0};
	private static int []dy= {0,0,-1,1};

	static class Virus {
		int r, c;

		public Virus(int r, int c) {
			super();
			this.r = r;
			this.c = c;
		}

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

	}

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		st = new StringTokenizer(br.readLine());
		N = Integer.parseInt(st.nextToken());
		M = Integer.parseInt(st.nextToken());
		map = new int[N][N];

		for (int r = 0; r < N; r++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			for (int c = 0; c < N; c++) {
				map[r][c] = Integer.parseInt(st.nextToken());
				if(map[r][c]==2) viruses.add(new Virus(r, c));	// 바이러스는 따로 모아서 저장
			}
		}

		min=Integer.MAX_VALUE;
		combination(M, new int[M], 0);
		System.out.println(min==Integer.MAX_VALUE?-1:min);	// 전부 퍼트릴 수 없으면 -1, 가능하면 최소 시간 출력
	}

	private static void combination(int toCheck, int []checked, int start) {	// 전체 바이러스 중 M개를 뽑는 조합
		if(toCheck==0) {
			int result=bfs(checked);	// 현재 바이러스 조합으로 연구실에 퍼트리는데 걸리는 시간 구함 
			if(result==-1) return;
			min=Math.min(min, result);
			return;
		}
		for(int i=start;i<viruses.size();i++) {
			checked[checked.length-toCheck]=i;
			combination(toCheck-1, checked, i+1);
		}
	}
	
	private static int bfs(int []checked) {
		Queue<Virus> queue=new LinkedList<>();
		int [][]newMap=new int[N][N];
		copyMap(map, newMap);	// 임시 맵에 저장
		for(int i=0;i<M;i++) {
			Virus virus=viruses.get(checked[i]);
			queue.add(virus);
			newMap[virus.r][virus.c]=-1;	// 바이러스인 경우 -1로 설정
		}
		
		int depth=1;
		while(!queue.isEmpty()) {
			int size=queue.size();
			while(size-->0) {
				Virus v=queue.poll();
				
				for(int d=0;d<4;d++) {
					int nx=v.r+dx[d];
					int ny=v.c+dy[d];
					
					if(isIn(nx, ny) && newMap[nx][ny]==0) {	// 빈 칸을 바이러스가 퍼진 시간으로 채움
						newMap[nx][ny]=depth;
						queue.add(new Virus(nx, ny));
					}
				}
			}
			depth++;
		}
		int result=0;
		for(int r=0;r<N;r++) {	// 바이러스가 전부 퍼졌는지 확인
			for(int c=0;c<N;c++) {
				if(newMap[r][c]==0) return -1;
				result=Math.max(result, newMap[r][c]);
			}
		}
		return result;
	}
	
	private static void copyMap(int [][]map, int [][]newMap) {	// 벽인 경우 -2로 설정
		for(int r=0;r<N;r++) {
			for(int c=0;c<N;c++) {
				if(map[r][c]==1) newMap[r][c]=-2;
			}
		}
	}
	
	private static boolean isIn(int r, int c) {
		return r>=0 && r<N && c>=0 && c<N; 
	}
}

1. 바이러스의 위치를 리스트에 저장합니다.

2. 전체 바이러스 중 M개의 바이러스 조합을 구합니다.

3. M개의 바이러스 조합으로 bfs 탐색을 통해 연구실에 바이러스를 퍼트립니다.

4. 3번 과정을 마친 후 연구실에 바이러스가 퍼지지 않은 곳이 있는지 확인합니다.

5. 바이러스가 전부 퍼진 경우, result값을 최소값으로 갱신합니다.