백준 13460_구슬 탈출2 문제풀이 in C++

2022년 10월 17일 in Devlog on Algorithm

문제 URL
문제 요구사항
접근 방법
풀이 순서
소스코드
문제 풀이 결과

문제 URL

https://www.acmicpc.net/problem/13460

문제 요구사항

  구슬 탈출은 직사각형 보드에 빨간 구슬과 파란 구슬을 하나씩 넣은 다음, 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼내는 게임이다.
  보드의 세로 크기는 N, 가로 크기는 M이고, 편의상 1×1크기의 칸으로 나누어져 있다. 
  가장 바깥 행과 열은 모두 막혀져 있고, 보드에는 구멍이 하나 있다. 
  빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 보드에서 1×1크기의 칸을 가득 채우는 사이즈이고, 각각 하나씩 들어가 있다. 
  게임의 목표는 빨간 구슬을 구멍을 통해서 빼내는 것이다. 이때, 파란 구슬이 구멍에 들어가면 안 된다.
  이때, 구슬을 손으로 건드릴 수는 없고, 중력을 이용해서 이리 저리 굴려야 한다. 
  왼쪽으로 기울이기, 오른쪽으로 기울이기, 위쪽으로 기울이기, 아래쪽으로 기울이기와 같은 네 가지 동작이 가능하다.

  각각의 동작에서 공은 동시에 움직인다. 빨간 구슬이 구멍에 빠지면 성공이지만, 파란 구슬이 구멍에 빠지면 실패이다. 
  빨간 구슬과 파란 구슬이 동시에 구멍에 빠져도 실패이다.
  빨간 구슬과 파란 구슬은 동시에 같은 칸에 있을 수 없다. 또, 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 한 칸을 모두 차지한다. 
  기울이는 동작을 그만하는 것은 더 이상 구슬이 움직이지 않을 때 까지이다.

보드의 상태가 주어졌을 때, 10번 이하로 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.

  첫 번째 줄에는 보드의 세로, 가로 크기를 의미하는 두 정수 N, M (3 ≤ N, M ≤ 10)이 주어진다. 
  다음 N개의 줄에 보드의 모양을 나타내는 길이 M의 문자열이 주어진다. 
  이 문자열은 '.', '#', 'O', 'R', 'B' 로 이루어져 있다. '.'은 빈 칸을 의미하고, '#'은 공이 이동할 수 없는 장애물 또는 벽을 의미하며, 'O'는 구멍의 위치를 의미한다. 'R'은 빨간 구슬의 위치, 'B'는 란 구슬의 위치이다.
  입력되는 모든 보드의 가장자리에는 모두 '#'이 있다. 구멍의 개수는 한 개 이며, 빨간 구슬과 파란 구슬은 항상 1개가 주어진다.
  파란 구슬을 구멍에 넣지 않으면서 빨간 구슬을 10번 이하로 움직여서 빼낼 수 있으면 1을 없으면 0을 출력한다.

접근 방법

bfs 탐색 시 한 칸이 아닌 벽 또는 구멍을 만날 때까지 이동하도록 하고, queue의 경우 빨강, 파랑 구슬 각각의 큐를 생성한다.
구슬이 10번 이하로 움직였을 때 탈출해야하므로, 각 큐는 x, y 좌표, 횟수로 구성하도록 한다.
또, 특정 반례 조건에서 ( 구멍이 파란색 바로 옆이고, 빨강 구슬이 파랑구슬에 막혀 나갈 수 없을 때) 는 무한 loop를 돌 수 있으므로 visted 를 사용해 같은 곳을 반복해서 가지 않도록 한다.
기본적인 풀이는 구슬 탈출과 동일하다. 단, 출력을 탈출 실패 시 -1로, 탈출 성공시 red_q의 cost를 출력하도록 하면 된다.

풀이 순서

N과 M을 입력 받고, 해당 크기만큼의 맵의 정보를 입력 받는다.
이 때, 맵의 정보 해당 인덱스 값이 ‘R’ 또는 ‘B’ 라면 해당 좌표를 각각 red와 blue에 저장한다
visited의 red x, y좌표 blue x, y 좌표 = true를 하고, 각각의 queue를 생성해 좌표와 cost를 넣고 bfs 탐색을 수행한다.
BFS
각 구슬의 좌표, cost를 queue에서 pop한 뒤, 각각의 cost 중 하나라도 10을 넘으면 res=-1을 주고 종료한다.
각각의 구슬 nx ny에 초기값 각각의 구슬 좌표를 넣어주고, 벽이나 구멍을 만날 때까지 쭉 이동해야하므로,
while 문을 사용해서 해당 조건을 충족할 때까지 이동시킨다.
각각의 구슬 nx, ny 값의 map 정보가 만약 블루가 먼저 들어갔다면 탐색 continue
red가 들어갔다면 res=red_q.front().first (이는 red_q의 cost이다.) 하고, bfs 종료
각각의 구슬 nx ny가 같다면, cost (이동한 거리)가 높은게 다른 구슬보다 뒤에 있었던 것이므로, 해당 좌표에 -= dx, dy를 해준다.
만약 visted 각각의 구슬 좌표 nx ny가 true라면 이미 방문한 것이므로, 탐색 continue
아니라면 해당 좌표 visited에 true를 주고, 각각의 구슬 queue에 cost +1과 각 구슬 nx, ny 좌표를 넣어준다.
이와같은 작업 반복
res 출력

소스코드

#include <iostream>
#include <queue>

using namespace std;

int N, M;
char map[10][10];
bool visited[10][10][10][10] = { false, };
int dx[] = { -1, 0, 1, 0 };
int dy[] = { 0, 1, 0, -1 };

struct coordinate {
	int x;
	int y;
};

coordinate red;
coordinate blue;
int res = -1;

void input() {
	cin >> N >> M;

	for (int i = 0; i < N; i++) {
		for (int j = 0; j < M; j++) {
			cin >> map[i][j];

			if (map[i][j] == 'R') {
				red.x = i;
				red.y = j;
			}
			else if (map[i][j] == 'B') {
				blue.x = i;
				blue.y = j;
			}
		}
	}
}

void bfs(int dir_x, int dir_y, coordinate &bead, int &cost) {
	while (true) {
		if (map[bead.x + dir_x][bead.y + dir_y] == '#' || map[bead.x][bead.y] == 'O') {
			return;
		}
		cost += 1;
		bead.x += dir_x;
		bead.y += dir_y;
	}
}

void solution() {

	queue<pair<int, coordinate>> red_q;
	queue<pair<int, coordinate>> blue_q;

	red_q.push({ 0, red });
	blue_q.push({ 0, blue });

	visited[red.x][red.y][blue.x][blue.y] = true;

	while (!red_q.empty() || !blue_q.empty()) {
		coordinate now_red = red_q.front().second;
		coordinate now_blue = blue_q.front().second;

		int now_red_cost = red_q.front().first;
		int now_blue_cost = blue_q.front().first;

		red_q.pop();
		blue_q.pop();

		if (now_red_cost >= 10 || now_blue_cost >= 10) {
			res = -1;
			return;
		}

		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			coordinate next_red = now_red;
			coordinate next_blue = now_blue;

			int next_red_cost = 0;
			int next_blue_cost = 0;
			bfs(dx[i], dy[i], next_red, next_red_cost);
			bfs(dx[i], dy[i], next_blue, next_blue_cost);

			if (map[next_blue.x][next_blue.y] == 'O')
				continue;

			if (map[next_red.x][next_red.y] == 'O') {
				res = now_red_cost + 1;
				return;
			}

			//  서로 같은 위치에 있다면 cost가 높은거(더 많이 이동한게 원래 뒤에 있던 것)
			if (next_red.x == next_blue.x && next_red.y == next_blue.y) {
				if (next_red_cost > next_blue_cost) {
					next_red.x -= dx[i];
					next_red.y -= dy[i];
				}else{
					next_blue.x -= dx[i];
					next_blue.y -= dy[i];
				}
			}

			if (visited[next_red.x][next_red.y][next_blue.x][next_blue.y])
				continue;

			visited[next_red.x][next_red.y][next_blue.x][next_blue.y] = true;
			red_q.push({ now_red_cost + 1, next_red });
			blue_q.push({ now_blue_cost + 1, next_blue });
		}
	}
}

void output() {
	cout << res;
}

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

	input();
	solution();
	output();

	return 0;
}

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