[BOJ][삼성기출] 백준 16236번 - 아기 상어 풀이

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백준 온라인 저지 16236번 - 아기 상어 C++ 풀이 (삼성 SW 역량테스트 기출)


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.


풀이

삼성 기출 형태의 정석이라고 할 수 있는 문제다. 시뮬레이션에 그래프 탐색 개념을 결합한 문제이다. 이 문제는 풀이 시간이 꽤 걸릴 수 있는 문제이다. 구현의 양이 기본적으로 많고, 구현을 끝냈다 하더라도 조건이 많이 때문에 하나라도 놓치거나 구현에 빈틈이 있을 경우 예제 입력 조차 통과하지 못하는 답답한 경우가 나올 수 있다. 만약 구현은 마쳤는데 계속해서 오답처리가 나올 경우 아래 조건들을 다시 한 번 확인해보자. 놓치기 쉬운 조건들이다.

  • 아기 상어의 초기 크기는 2 이다.
  • 아기 상어는 자신과 크기가 같은 물고기를 지나갈 수는 있다.
  • 가장 가까운 물고기의 조건
  • 아기 상어의 크기가 n 인 상태에서 n 개의 물고기를 먹어야 n+1 크기가 된다.

또 문제에서 주어진 조건과는 별개로 한 가지 주의해야할 점은 초기에 아기 상어의 위치가 숫자 9 로 주어진다는 점인데, 이는 그래프 탐색 시에 사이즈가 9 인 물고기로 인식될 수 있기 때문에 입력 받자마자 바로 빈칸인 0 으로 덮어씌워줘야 한다는 것이다.

문제의 접근 방식은 아기 상어가 가장 가까운 물고기를 찾는 단계를 무한 루프 하는 모델에서 탈출 조건을 지정해놓는 것이다. 이 문제에서는 더 이상 먹을 수 있는 물고기가 없는 것이 탈출 조건이다.

가장 가까운 물고기를 찾는 알고리즘은 단어 자체에서도 떠올릴 수 있듯이 최단거리 알고리즘을 떠올릴 수 있다. 따라서 BFS 탐색을 이용하면 된다. 이 때 핵심은 같은 최단거리에 있는 물고기들 중 하나를 선택하는 기준인데, 필자는 모든 후보 칸들을 vector 에 저장한 후 탐색이 끝나면 이를 커스텀한 sort 를 수행해 조건을 만족하는 물고기를 찾도록 하였다.

이렇게 매 루프마다 BFS 가 반환한 최단거리를 누적한 값이 결괏값이 된다.


전체 코드

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#include <iostream>
#include <queue>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

int N,S,y,x;
int field[20][20];
int dist[20][20];
const int dy[]={-1,0,0,1};
const int dx[]={0,-1,1,0};

struct Point{
    int y,x,d;
    Point(int y, int x, int d):y(y),x(x),d(d){}

    // 정렬을 위한 비교 조건 정의
    bool operator < (Point p){
        if(d == p.d){
            if(y == p.y) return x < p.x;
            return y < p.y;
        }
        return d < p.d;
    }
};

bool inRange(int y, int x){
    return y>=0 && x>=0 && y<N && x<N;
}

int solve(){
    int ret=0,ate=0;

    // BFS 반복
    while(true){
        queue<Point> q;
        q.push(Point(y,x,0));

        memset(dist,-1,sizeof(dist));
        dist[y][x]=0;

        vector<Point> cand;

        while(!q.empty()){
            Point here = q.front();
            q.pop();

            for(int i=0;i<4;i++){
                int ny = here.y+dy[i];
                int nx = here.x+dx[i];
                int next = field[ny][nx];

                //이동 불가
                if(!inRange(ny,nx)||dist[ny][nx]!=-1||next>S) continue;

                // 이동만 가능
                if(next==0||next==S) q.push(Point(ny,nx,dist[ny][nx]));

                // 꿀꺽 가능
                else cand.push_back(Point(ny,nx,dist[ny][nx]));

                dist[ny][nx]=here.d+1;
            }
        }
        // 먹을 수 있는 물고기가 없을 시
        if(cand.empty()) break;

        // 최적의 물고기를 찾기 위한 정렬
        sort(cand.begin(),cand.end());
        y=cand[0].y; x=cand[0].x;
        ret+=cand[0].d;
        field[y][x]=0;
        ate++;

        // 물고기 사이즈 변경
        if(ate==S){
            S++;
            ate=0;
        }
    }

    return ret;
}

int main(){
    ios_base::sync_with_stdio(0);
    cin.tie(0); cout.tie(0);

    cin>>N;
    for(int i=0;i<N;i++){
        for(int j=0;j<N;j++){
            cin>>field[i][j];
            if(field[i][j]==9){
                y=i; x=j;
                field[i][j]=0;
            }
        }
    }

    S=2; // 물고기 사이즈 초깃값
    cout<<solve();

    return 0;
}
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