[백준16236번] 아기상어 / Python3

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.

예제 입력 2

3
0 0 1
0 0 0
0 9 0

예제 출력 2

3

예제 입력 3

4
4 3 2 1
0 0 0 0
0 0 9 0
1 2 3 4

예제 출력 3

14

예제 입력 4

6
5 4 3 2 3 4
4 3 2 3 4 5
3 2 9 5 6 6
2 1 2 3 4 5
3 2 1 6 5 4
6 6 6 6 6 6

예제 출력 4

60

나의 풀이

문제에서 주어진 아기상어가 움직임에 대하여 다음과 같이 정리할 수 있다.

• 한번에 상하좌우로만 움직일 수 있다.
• 자신과 크기가 같거나 0(물고기가 없는 곳)으로 이동이 가능하다.
• 자신보다 작은 물고기는 먹을 수 있다. (단, 가장 가깝고, 가장 위에 있고, 가장 왼쪽에 있는 물고기를 먹는다.)
• 만약 먹은 물고기의 수가 자신의 크기와 같다면 자신의 크기가 1만큼 증가한다.
• 더이상 먹을 수 있는 물고기가 없으면 프로그램이 종료된다.

따라서, 필자가 문제를 접근한 방법은 현재 위치를 기준으로 BFS를 통해 먹을 수 있는 물고기들에게 접근하는 최단 경로들을 찾고 그 중에서도 가장 짧은 경로를 가진 물고기를 향해 움직이는 방식이었다. 단, 여기서 가장 짧은 경로의 길이가 같은 것들이 존재한다면 더 위에, 더 왼쪽에 있는 곳으로 이동한다. (즉, y가 더 작은 것, y마저 같다면 x가 더 작은 곳으로 이동한다.)

위에서처럼 BFS를 통해 먹을 물고기를 골랐다면 먹은 물고기의 수를 증가시키고 만약 여기서 먹은 물고기의 수가 아기 상어의 크기와 같다면 크기를 1만큼 증가시키고 먹은 물고기의 수를 0으로 초기화해준다. 그리고 먹을 물고기까지의 시간을 전체 시간에 더해주고 이러한 과정을 BFS과정에서 물고기 후보가 없을 때까지 반복을 한다.

이 문제에서 핵심은 BFS이기도 하지만 자신과 같은 크기의 물고기에 대해서 먹을 수는 없지만 이동은 가능하다는 조건이었다고 생각한다. 필자도 이 조건때문에 문제가 잘 풀리지 않아 삽질을 했다... 그래도 삼성 SW 출제 문제답게 구현력을 기르기에 좋은 문제였던 것 같다.

코드

# 16236번 아기 상어
from collections import deque
import sys


def find_fish(cur_y, cur_x):
    visited = [[False] * n for _ in range(n)]
    move_que = deque()  # 물고기를 찾기 위한 움직임을 담는 큐
    move_que.append([0, cur_y, cur_x])
    visited[cur_y][cur_x] = True
    fish = []  # 잡어먹을 수 있는 물고기
    while move_que:
        cur_time, cur_y, cur_x = move_que.popleft()

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

            if 0 <= nx < n and 0 <= ny < n:
                if not visited[ny][nx]:
                    visited[ny][nx] = True
                    if sea[ny][nx] == 0 or sea[ny][nx] == size:
                        move_que.append([cur_time + 1, ny, nx])
                    elif sea[ny][nx] < size:
                        fish.append([cur_time + 1, ny, nx])
    if fish:
        fish.sort(key=lambda f: (f[0], f[1], f[2]))
        return fish[0]
    else:
        return -1


dx = [0, 1, 0, -1]
dy = [1, 0, -1, 0]

n = int(sys.stdin.readline())
sea = [list(map(int, sys.stdin.readline().split())) for _ in range(n)]

# 아기상어의 초기 위치 탐색
cur = []
for i in range(n):
    for j in range(n):
        if sea[i][j] == 9:
            cur = [i, j]
            break
    if not cur == []:
        break

total_time = 0  # 아기 상어가 버티는 시간
eat_cnt = 0         # 물고기를 먹는 횟수
y = cur[0]
x = cur[1]
size = 2
while True:
    eat_fish = find_fish(y, x)
    if eat_fish == -1:
        break
    else:
        time, fish_y, fish_x = eat_fish

    total_time += time
    eat_cnt += 1

    if eat_cnt == size:
        eat_cnt = 0
        size += 1

    # 상어 실제 이동
    sea[fish_y][fish_x] = 9
    sea[y][x] = 0
    y = fish_y
    x = fish_x

print(total_time)