[백준7576번] 토마토 / Python3

문제

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.

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.

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 입력 1

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

예제 출력 1

8

예제 입력 2

6 4
0 -1 0 0 0 0
-1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1

예제 출력 2

-1

예제 입력 3

6 4
1 -1 0 0 0 0
0 -1 0 0 0 0
0 0 0 0 -1 0
0 0 0 0 -1 1

예제 출력 3

6

예제 입력 4

5 5
-1 1 0 0 0
0 -1 -1 -1 0
0 -1 -1 -1 0
0 -1 -1 -1 0
0 0 0 0 0

예제 출력 4

14

예제 입력 5

2 2
1 -1
-1 1

예제 출력 5

0

나의 풀이

BFS를 사용해서 익은 토마토 상하좌우의 토마토들을 익혀가면 되는 문제라 생각하고 쉽게 풀이에 들어갔으나 처음에는 어느 부분부터 BFS를 시작해야되는지, count를 어느 시점에 증가시켜야되는지를 고민하다가 검색을 통해 힌트를 보고 문제를 풀었다.

우선 이 문제를 풀기위해서는 토마토의 현재 상태를 저장하는 farm 배열, 익은 토마토의 위치를 저장하는 queue, 익지 않은 토마토의 개수를 저장하는 unripe 변수가 필요하다. 따라서 입력을 받을 때 farm 배열은 물론 1(익은 토마토) 이 오면 그 위치를 queue에 push를 해주고 0(익지 않은 토마토)이 오면 unripe를 1만큼 증가를 시켜주어야 한다. 그리고 bfs를 돌리기 전에 unripe가 0이라면 모든 토마토가 익은 상태이므로 바로 0을 출력해주면 되고, unripe가 0이 아니고 처음의 입력에서 익은 토마토 queue가 비어있다면 더 이상 익힐 수 있는 토마토가 없는 상태이므로 -1을 출력해주면 된다. 위의 상황에 모두 해당하지 않으면 BFS를 돌리면 된다.

BFS는 queue가 빈 상태가 될때까지 반복을 하면 되지만 여기서는 토마토가 익는데 필요한 날짜를 카운트해야한다. 그래서 while문 안에서 queue의 길이만큼 반복을 하고 count를 증가시키면 하루하루를 카운트 할 수 있게된다. 그리고 while문 안에서 더이상 익힐 토마토가 없 unripe가 0이라면 그상태의 count를 출력시키고 unripe가 0이 아니라면 -1을 출력해주면 된다.

처음에 이렇게 구현을 하고 나니 시간초과가 났다. 이는 queue를 python의 list를 사용해서 구현을 해서 그랬다. list대신 collection의 deque를 사용하면 시간초과를 피할 수 있었다. list의 pop()은 deque의 pop()에 비해 속도가 느리기 때문이다.

코드

# 7576번 토마토
import sys
from collections import deque

# main
m, n = [int(x) for x in sys.stdin.readline().split()]

farm = []       # 전체 토마토의 상황
ripe = deque()       # 익은 것을 저장하는 큐
unripe = 0      # 익지 않은 것의 수를 저장
for i in range(n):
    tmp = []
    j = 0
    for x in sys.stdin.readline().split():
        if x == '-1':
            tmp.append(-1)
        elif x == '0':
            tmp.append(0)
            unripe += 1
        else:
            tmp.append(1)
            ripe.append([i,j])
        j += 1
    farm.append(tmp)

# 처음부터 모든 토마토가 익은 상황
if unripe == 0:
    print(0)
# 처음부터 익힐 수 없는 토마토가 있는 상황
elif len(ripe) == 0:
    print(-1)
else:
    count = 0
    dx = [-1,0,1,0]
    dy = [0,-1,0,1]

    while ripe:
        for _ in range(len(ripe)):
            tomato = ripe.popleft()
            x = tomato[0]
            y = tomato[1]

            for i in range(4):
                nx = x + dx[i]
                ny = y + dy[i]

                # 안 익은 토마토 확인
                if 0 <= nx and nx < n and 0 <= ny and ny < m:
                    if farm[nx][ny] == 0:
                        farm[nx][ny] =1
                        ripe.append([nx,ny])
                        unripe -= 1

            # 모든 토마토가 익은 상황
            if len(ripe) == 0 and unripe == 0:
                print(count)
            # 익힐 수 없는 토마토가 있는 상황
            elif len(ripe) == 0 and unripe != 0:
                print(-1)

        count += 1