[백준] 14502번 : 연구소 Gold4(골드4) - JAVA[자바]

[Gold IV] 연구소 - 14502

문제 링크

성능 요약

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분류

너비 우선 탐색, 브루트포스 알고리즘, 그래프 이론, 그래프 탐색, 구현

제출 일자

2024년 1월 7일 13:56:40

문제 설명

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에서 바이러스가 유출되었다. 다행히 바이러스는 아직 퍼지지 않았고, 바이러스의 확산을 막기 위해서 연구소에 벽을 세우려고 한다.

연구소는 크기가 N×M인 직사각형으로 나타낼 수 있으며, 직사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다.

일부 칸은 바이러스가 존재하며, 이 바이러스는 상하좌우로 인접한 빈 칸으로 모두 퍼져나갈 수 있다. 새로 세울 수 있는 벽의 개수는 3개이며, 꼭 3개를 세워야 한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자.

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

이때, 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 곳이다. 아무런 벽을 세우지 않는다면, 바이러스는 모든 빈 칸으로 퍼져나갈 수 있다.

2행 1열, 1행 2열, 4행 6열에 벽을 세운다면 지도의 모양은 아래와 같아지게 된다.

2 1 0 0 1 1 0
1 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

바이러스가 퍼진 뒤의 모습은 아래와 같아진다.

2 1 0 0 1 1 2
1 0 1 0 1 2 2
0 1 1 0 1 2 2
0 1 0 0 0 1 2
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

벽을 3개 세운 뒤, 바이러스가 퍼질 수 없는 곳을 안전 영역이라고 한다. 위의 지도에서 안전 영역의 크기는 27이다.

연구소의 지도가 주어졌을 때 얻을 수 있는 안전 영역 크기의 최댓값을 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 지도의 세로 크기 N과 가로 크기 M이 주어진다. (3 ≤ N, M ≤ 8)

둘째 줄부터 N개의 줄에 지도의 모양이 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 위치이다. 2의 개수는 2보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

빈 칸의 개수는 3개 이상이다.

출력

첫째 줄에 얻을 수 있는 안전 영역의 최대 크기를 출력한다.

 

접근 방법

1. 일단 기본 적으로 N과 M의 최대 크기가 8임으로 dfs로 경우의 수를 파악하는 것이 가능하다.

2. dfs를 활용하여 벽을 3개 설치한다면 바이러스를 퍼뜨린다.

3. 바이러스를 퍼뜨린 뒤 마지막에 0의 개수를 세어주면 된다. -> 여기서 얕은 복사가 아닌 깊은 복사를 활용해주어야 한다.

 

1. dfs로 벽을 설치하는 코드

// 벽을 설치하는 메서드
    private static void installWall(int count) {
        // 3개 전부 설치 했다면 바이러스를 퍼뜨리고 안전한 공간을 세어준다.
        if (count == 3) {
            virus();
            countSafeZone();
            return;
        }

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                // 벽이 아니라면
                if(map[i][j] == 0){
                    // 벽 설치 후
                    map[i][j] = 1;
                    // 재귀 호출(dfs)
                    installWall(count + 1);
                    // 그 후 다시 벽을 제거함
                    map[i][j] = 0;
                }
            }
        }
    }

- 벽을 설치하고 제거해주는게 포인트부분이다.

 

2. 바이러스를 퍼뜨리는 코드(bfs)

Main

// 바이러스의 위치를 저장하는 ArrayList
static ArrayList<int[]> virusPos = new ArrayList<>();
public static void main(String args[]) throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        n = Integer.parseInt(st.nextToken());
        m = Integer.parseInt(st.nextToken());
        map = new int[n][m];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                map[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
                // 방금 입력 받은 곳이 바이러스라면 바이러스의 위치를 따로 저장해준다.
                if (map[i][j] == 2) {
                    virusPos.add(new int[]{i, j});
                }
            }
        }
}

 

- 메인 함수에서 값을 입력 받을 때 바이러스의 위치를 따로 저장해두어 계속 세어주지 않아도 된다.

 

getCopy()

// 맵의 상태를 복사 시켜주는 메서드
    private static void getCopy() {
        // copyMap에 기존 맵의 상태를 복사하여 저장 시켜준다.
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                copyMap[i][j] = map[i][j];
            }
        }
    }

 

바로 copyMap = map;를 한다면 참조값을 옮겨주는 얕은 복사이다.

얕은 복사를 사용한다면 copyMap와 Map가 같은 힙영역을 참조하고 있어 copyMap의 상태를 변경하면 map의 상태도 변경된다.

그렇게 된다면 정확한 답을 구할 수 없음으로 깊은 복사를 한다.

copyMap[i][j] = map[i][j]는 참조값을 복사하는 것이 아닌 참조값이 가르키고 있는 값을 복사하는 것이기 때문에 문제 x

 

 

virus()

// 바이러스를 퍼뜨리는 메서드(bfs)
    private static void virus() {
        // copyMap에 map 상태를 저장함
        getCopy();
        // 퍼지는 바이러스들의 위치를 저장하기 위한 큐
        Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();

        // 입력 받았을 때 저장했던 바이러스들의 위치
        for (int[] v : virusPos) {
            queue.offer(v);

            while(!queue.isEmpty()){
                int[] tmp = queue.poll();
                int curX = tmp[0];
                int curY = tmp[1];

                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    int nX = curX + dirX[i];
                    int nY = curY + dirY[i];

                    // 배열 범위 밖이거나 Or 위치가 바이러스 혹은 벽인 경우는 제외
                    if (check(nX, nY) || copyMap[nX][nY] != 0) {
                        continue;
                    }

                    // 바이러스 퍼지는 것 입력 후 큐에 삽입
                    copyMap[nX][nY] = 2;
                    queue.offer(new int[]{nX, nY});
                }
            }
        }
    }

    // 범위 밖이라면 true 
    private static boolean check(int x, int y) {
        return x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m;
    }

 

3. 안전한 공간을 세어주는 메서드

// 안전한 영역을 세어준다.
    private static void countSafeZone() {
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (copyMap[i][j] == 0) {
                    count++;
                }
            }
        }
        // 더 많은 공간이라면 갱신
        result = Math.max(count, result);
    }

 -> CopyMap을 세어주는 것이 중요하다.

 

 

 

전체 풀이 코드

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;

class Main {
    static int[][] map,copyMap;
    static int result, n, m;
    // 바이러스를 퍼뜨리기 위한 상하좌우
    static int[] dirX = {-1, 1, 0, 0};
    static int[] dirY = {0, 0, -1, 1};
    // 바이러스의 위치를 저장하는 ArrayList
    static ArrayList<int[]> virusPos = new ArrayList<>();
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        n = Integer.parseInt(st.nextToken());
        m = Integer.parseInt(st.nextToken());
        map = new int[n][m];
        copyMap = new int[n][m];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                map[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
                // 방금 입력 받은 곳이 바이러스라면 바이러스의 위치를 따로 저장해준다.
                if (map[i][j] == 2) {
                    virusPos.add(new int[]{i, j});
                }
            }
        }

        installWall(0);
        System.out.println(result);
    }

    // 벽을 설치하는 메서드(dfs)
    private static void installWall(int count) {
        // 3개 전부 설치 했다면 바이러스를 퍼뜨리고 안전한 공간을 세어준다.
        if (count == 3) {
            virus();
            countSafeZone();
            return;
        }

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                // 벽이 아니라면
                if(map[i][j] == 0){
                    // 벽 설치 후
                    map[i][j] = 1;
                    // 재귀 호출(dfs)
                    installWall(count + 1);
                    // 그 후 다시 벽을 제거함
                    map[i][j] = 0;
                }
            }
        }
    }

    // 맵의 상태를 복사 시켜주는 메서드
    private static void getCopy() {
        // copyMap에 기존 맵의 상태를 복사하여 저장 시켜준다.
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                copyMap[i][j] = map[i][j];
            }
        }
    }

    // 바이러스를 퍼뜨리는 메서드(bfs)
    private static void virus() {
        // copyMap에 map 상태를 저장함
        getCopy();
        // 퍼지는 바이러스들의 위치를 저장하기 위한 큐
        Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();

        // 입력 받았을 때 저장했던 바이러스들의 위치
        for (int[] v : virusPos) {
            queue.offer(v);

            while(!queue.isEmpty()){
                int[] tmp = queue.poll();
                int curX = tmp[0];
                int curY = tmp[1];

                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    int nX = curX + dirX[i];
                    int nY = curY + dirY[i];

                    // 배열 범위 밖이거나 Or 위치가 바이러스 혹은 벽인 경우는 제외
                    if (check(nX, nY) || copyMap[nX][nY] != 0) {
                        continue;
                    }

                    // 바이러스 퍼지는 것 입력 후 큐에 삽입
                    copyMap[nX][nY] = 2;
                    queue.offer(new int[]{nX, nY});
                }
            }
        }
    }

    // 범위 밖이라면 true
    private static boolean check(int x, int y) {
        return x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= m;
    }

    // 안전한 영역을 세어준다.
    private static void countSafeZone() {
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < m; j++) {
                if (copyMap[i][j] == 0) {
                    count++;
                }
            }
        }
        // 더 많은 공간이라면 갱신
        result = Math.max(count, result);
    }
}