백준 7576 토마토 Python ✔

✔ : 풀이참고. 다시 풀어야 봐야 할 문제 

문제설명

철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자 모양 상자의 칸에 하나씩 넣어서 창고에 보관한다. 

창고에 보관되는 토마토들 중에는 잘 익은 것도 있지만, 아직 익지 않은 토마토들도 있을 수 있다. 보관 후 하루가 지나면, 익은 토마토들의 인접한 곳에 있는 익지 않은 토마토들은 익은 토마토의 영향을 받아 익게 된다. 하나의 토마토의 인접한 곳은 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 네 방향에 있는 토마토를 의미한다. 대각선 방향에 있는 토마토들에게는 영향을 주지 못하며, 토마토가 혼자 저절로 익는 경우는 없다고 가정한다. 철수는 창고에 보관된 토마토들이 며칠이 지나면 다 익게 되는지, 그 최소 일수를 알고 싶어 한다.

토마토를 창고에 보관하는 격자모양의 상자들의 크기와 익은 토마토들과 익지 않은 토마토들의 정보가 주어졌을 때, 며칠이 지나면 토마토들이 모두 익는지, 그 최소 일수를 구하는 프로그램을 작성하라. 단, 상자의 일부 칸에는 토마토가 들어있지 않을 수도 있다.

제한사항

• 2 ≤ M,N ≤ 1,000

입력

첫 줄에는 상자의 크기를 나타내는 두 정수 M,N이 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M,N ≤ 1,000 이다. 둘째 줄부터는 하나의 상자에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 하나의 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다.

토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.

출력

여러분은 토마토가 모두 익을 때까지의 최소 날짜를 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.

예제

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이 문제의 key포인트

-> 철수는 창고에 보관된 토마토들이 며칠이 지나면 다 익게 되는지, 그 최소 일수를 알고 싶어 한다.

-> 창고에 보관되는 토마토들 중에는 잘 익은 것도 있지만, 아직 익지 않은 토마토들도 있을 수 있다.

처음에 창고에 보관되어있는 토마토가 여러 개일 수 있다는 점이 이 문제의 key포인트이다.

(0, 0)에서 시작해서 (N, M)까지 가는 최단거리를 구하는 문제는 시작점이 (0, 0)으로 하나이지만 이 문제는 시작점이 여러 개이다. 따라서 익은 토마토가 있는 모든 노드에서 순차적으로 상하좌우에 있는 안 익은 토마토를 찾는 식으로 BFS를 이용해야 한다.

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 자료구조 및 알고리즘: BFS

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문제풀이

첫번째 풀이

코드(미완성코드, 틀린코드)

# BOJ 7576 토마토
# 풀이 중. 처음에 1이 여러 개 있을 때 동시에 BFS 시작하는 것을 구현하지 못함
import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline
M, N = map(int, input().split())
graph = [list(map(int, input().split())) for _ in range(N)]
# 상하좌우
dx = [0, 0, -1, 1]
dy = [-1, 1, 0, 0]
visited = [[False] * M for _ in range(N)]
count = 0
def BFS(x, y):
    
    global count
    
    queue = deque()
    queue.append([x, y])
    # 방문처리
    visited[y][x] = True
    
    while queue:
        node = queue.popleft()
        for i in range(4):
            next_x = node[0] + dx[i]
            next_y = node[1] + dy[i]
            if 0 <= next_x < M and 0 <= next_y < N:
                if graph[next_y][next_x] == 0 and visited[next_y][next_x] == False:
                    queue.append([next_x, next_y])
                    graph[next_y][next_x] = graph[node[1]][node[0]] + 1
                    visited[next_y][next_x] = True
        count += 1
    print(node)
for i in range(N):
    for j in range(M):
        if graph[i][j] == 1 and not visited[i][j]:
            BFS(j, i)
            
# BFS 다 끝났는데 0이 있으면 -1 출력
for m in graph:
    for n in m:
        if n == 0:
            print(-1)
            break
print(graph)

이 풀이는 BFS의 시작점이 여러개인 점을 고려하지 못하고 구현한 코드이다. 예제 3번을 돌려보면 graph의 형태는 다음과 같아진다. 시작점인 (0, 0)과 (3, 5)에서 각각 BFS를 동시에 시작해야 하는데 이 코드는 (0, 0)에서만 BFS를 시작해서 끝내버리기 때문에 틀린 결과가 나왔다. 

두번째 풀이

코드(완성코드, 맞았습니다!!, 2312ms)

# BOJ 7576 토마토
# 2312ms
# 106160KB

import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline
M, N = map(int, input().split())
graph = [list(map(int, input().split())) for _ in range(N)]

# 상하좌우
dx = [0, 0, -1, 1] # 열
dy = [-1, 1, 0, 0] # 행
# 정답이 들어갈 변수
count = 0 
# 좌표를 넣을 것이므로 deque에 []를 넣어줌
queue = deque([])
# 처음에 받은 토마토의 위치 좌표를 queue에 append.
for i in range(N):
    for j in range(M):
        if graph[i][j] == 1:
            queue.append([j, i])
            
def BFS():
    while queue:
        # 토마토의 위치좌표 꺼내기
        node = queue.popleft()
        for i in range(4):
            next_x = node[0] + dx[i]
            next_y = node[1] + dy[i]
            # 해당 좌표가 graph의 크기를 넘어가면 안되고 그 좌표애 토마토가 익지 않은 채로 있어야 함(0)
            if 0 <= next_x < M and 0 <= next_y < N and graph[next_y][next_x] == 0:
                queue.append([next_x, next_y])
                graph[next_y][next_x] = graph[node[1]][node[0]] + 1
        print(list(queue))

BFS()

# BFS 다 끝났는데 0이 존재하면 -1 출력
for m in graph:
    for n in m:
        if n == 0:
            print(-1)
            exit(0)
    # 0이 없다면 graph의 최대값이 정답이 됨
    count = max(count, max(m))

print(count - 1)
print(graph)

 

여러 시작점에서 동시에 BFS를 실행하는 방법을 떠올리지 못해서 다른 사람의 풀이를 참고했다.

먼저, BFS함수를 실행하기 전에 입력받은 그래프에서 현재 익은 토마토가 있는 격자의 위치를 모두 deque에 저장한다.

그리고 나서 BFS를 시작하면 된다. 

예를 들어 예제 3번의 경우

※ 내 코드에서는 좌표가 [열, 행] 순서이다.

초기에 익은 토마토들이 있는 위치의 좌표를 집어넣는다. queue = [[0, 0], [5, 3]]가 되고

여기서 [0, 0]을 뽑아 해당 노드의 상하좌우를 살펴서 조건에 맞는 노드를 queue에 저장한다. queue = [[5, 3], [0, 1]]

그 다음 [5, 3]을 뽑아 해당 노드의 상하좌우를 살핀다. queue = [[0, 1], [5, 2]]

이러면 1일이 지났을 때 익어있던 토마토에 인접한 토마토를 익힐 수 있다.

 

다음 [0, 1] 을 뽑아서 인접한 토마토를 익힌다. queue = [[5, 2], [0, 2]]

다음 [5, 2] 를 뽑아서 인접한 토마토를 익힌다. queue = [[0, 2], [5, 1]]

이러면 2일이 지났을 때 익어있던 토마토에 인접한 토마토를 익힐 수 있다.

 

이런 과정을 반복하면 여러 시점에서 BFS를 동시에 시작할 수 있다. 

 

참고링크

https://jae04099.tistory.com/entry/%EB%B0%B1%EC%A4%80-7576-%ED%86%A0%EB%A7%88%ED%86%A0-%ED%8C%8C%EC%9D%B4%EC%8D%AC-%ED%95%B4%EC%84%A4%ED%8F%AC%ED%95%A8

[백준] 7576: 토마토 (파이썬 / 해설포함)