[백준] 15683번 : 감시 Gold4(골드4) - JAVA[자바]

[Gold IV] 감시 - 15683

문제 링크

성능 요약

메모리: 67488 KB, 시간: 216 ms

분류

백트래킹, 브루트포스 알고리즘, 구현, 시뮬레이션

제출 일자

2024년 2월 12일 15:28:05

문제 설명

스타트링크의 사무실은 1×1크기의 정사각형으로 나누어져 있는 N×M 크기의 직사각형으로 나타낼 수 있다. 사무실에는 총 K개의 CCTV가 설치되어져 있는데, CCTV는 5가지 종류가 있다. 각 CCTV가 감시할 수 있는 방법은 다음과 같다.

1번	2번	3번	4번	5번

1번 CCTV는 한 쪽 방향만 감시할 수 있다. 2번과 3번은 두 방향을 감시할 수 있는데, 2번은 감시하는 방향이 서로 반대방향이어야 하고, 3번은 직각 방향이어야 한다. 4번은 세 방향, 5번은 네 방향을 감시할 수 있다.

CCTV는 감시할 수 있는 방향에 있는 칸 전체를 감시할 수 있다. 사무실에는 벽이 있는데, CCTV는 벽을 통과할 수 없다. CCTV가 감시할 수 없는 영역은 사각지대라고 한다.

CCTV는 회전시킬 수 있는데, 회전은 항상 90도 방향으로 해야 하며, 감시하려고 하는 방향이 가로 또는 세로 방향이어야 한다.

0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 6 0
0 0 0 0 0 0

지도에서 0은 빈 칸, 6은 벽, 1~5는 CCTV의 번호이다. 위의 예시에서 1번의 방향에 따라 감시할 수 있는 영역을 '#'로 나타내면 아래와 같다.

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 # 6 0 0 0 0 0 0 0	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 # # 1 0 6 0 0 0 0 0 0 0	0 0 # 0 0 0 0 0 # 0 0 0 0 0 1 0 6 0 0 0 0 0 0 0	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 6 0 0 0 # 0 0 0
→	←	↑	↓

CCTV는 벽을 통과할 수 없기 때문에, 1번이 → 방향을 감시하고 있을 때는 6의 오른쪽에 있는 칸을 감시할 수 없다.

0 0 0 0 0 0
0 2 0 0 0 0
0 0 0 0 6 0
0 6 0 0 2 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 5

위의 예시에서 감시할 수 있는 방향을 알아보면 아래와 같다.

0 0 0 0 0 # # 2 # # # # 0 0 0 0 6 # 0 6 # # 2 # 0 0 0 0 0 # # # # # # 5	0 0 0 0 0 # # 2 # # # # 0 0 0 0 6 # 0 6 0 0 2 # 0 0 0 0 # # # # # # # 5	0 # 0 0 0 # 0 2 0 0 0 # 0 # 0 0 6 # 0 6 # # 2 # 0 0 0 0 0 # # # # # # 5	0 # 0 0 0 # 0 2 0 0 0 # 0 # 0 0 6 # 0 6 0 0 2 # 0 0 0 0 # # # # # # # 5
왼쪽 상단 2: ↔, 오른쪽 하단 2: ↔	왼쪽 상단 2: ↔, 오른쪽 하단 2: ↕	왼쪽 상단 2: ↕, 오른쪽 하단 2: ↔	왼쪽 상단 2: ↕, 오른쪽 하단 2: ↕

CCTV는 CCTV를 통과할 수 있다. 아래 예시를 보자.

0 0 2 0 3
0 6 0 0 0
0 0 6 6 0
0 0 0 0 0

위와 같은 경우에 2의 방향이 ↕ 3의 방향이 ←와 ↓인 경우 감시받는 영역은 다음과 같다.

# # 2 # 3
0 6 # 0 #
0 0 6 6 #
0 0 0 0 #

사무실의 크기와 상태, 그리고 CCTV의 정보가 주어졌을 때, CCTV의 방향을 적절히 정해서, 사각 지대의 최소 크기를 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 사무실의 세로 크기 N과 가로 크기 M이 주어진다. (1 ≤ N, M ≤ 8)

둘째 줄부터 N개의 줄에는 사무실 각 칸의 정보가 주어진다. 0은 빈 칸, 6은 벽, 1~5는 CCTV를 나타내고, 문제에서 설명한 CCTV의 종류이다.

CCTV의 최대 개수는 8개를 넘지 않는다.

출력

첫째 줄에 사각 지대의 최소 크기를 출력한다.

 

접근 방법

1. CCTV의 정보를 따로 담아 5번을 미리 처리한다.( 방향 상관 없이 4방향이기 때문에 )

2. 각 방향을 순열로 설정한다.

3. CCTV 개수만큼 순열을 구했다면 시뮬레이션을 돌려준다.

4. 현재 바라보는 방향은 무조건 지워주고 각 값에 따라 맞춰 돌려준다.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {

    // CCTV의 정보를 담는 클래스
    static class CCTV {
        int x;
        int y;
        int num;

        public CCTV(int x, int y, int num) {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.num = num;
        }
    }

    // 배열크기 N,M 조합을 위한 K, 결과값과 지울 수 있는 변수 선언
    static int N, M, K, emptyCount, removeCount;
    // 원본 배열과 복사 배열
    static int[][] map, originMap;
    static int[] permutation;

    static int[] dirX = {0, 1, 0, -1};
    static int[] dirY = {1, 0, -1, 0};

    static ArrayList<CCTV> cctvList = new ArrayList<>();
    static ArrayList<CCTV> num5CCTV = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        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];
        originMap = 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());

                // 빈공간의 개수를 미리 세어준다.
                if (map[i][j] == 0) {
                    emptyCount++;
                } else if (map[i][j] != 6) {

                    // CCTV의 정보를 미리 저장
                    CCTV cctv = new CCTV(i, j, map[i][j]);
                    if (map[i][j] == 5) {
                        // 5번은 따로 저장해준다.
                        num5CCTV.add(cctv);
                    } else {
                        cctvList.add(cctv);
                    }
                }
            }
        }

        // 5번 CCTV 먼저 로직 처리
        for (CCTV cctv : num5CCTV) {
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                emptyCount -= removeSpace(cctv.x, cctv.y, i);
            }
        }

        // 결과가 0이라면 더 이상 처리 X
        if (emptyCount == 0) {
            System.out.println(0);
            return;
        }

        // 원본 미리 저장
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            originMap[i] = Arrays.copyOf(map[i], M);
        }

        K = cctvList.size();
        permutation = new int[K];

        combination(0);

        System.out.println(emptyCount - removeCount);
    }

    private static void combination(int depth) {
        if (depth == K) {
            // 시뮬레이션 실행
            goSimulation();

            // 원본으로 복구
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                for (int j = 0; j < M; j++) {
                    map[i][j] = originMap[i][j];
                }
            }

            // 남아있는 0의 개수와 지울 수 있는 경우의 수가 같다면 더이상 할 필요 X 종료
            if (emptyCount == removeCount) {
                System.out.println(0);
                System.exit(0);
            }
            return;
        }

        // 0 ~ 4 방향 조합 저장
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            permutation[depth] = i;
            combination(depth + 1);
        }
    }

    // 조합별로 시뮬레이션 돌리기
    private static void goSimulation() {
        // 지운 횟수
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < K; i++) {
            int d = permutation[i];
            CCTV cctv = cctvList.get(i);

            // 현재 바라보는 방향은 무조건 지워주면 된다.(1번 처리)
            count += removeSpace(cctv.x, cctv.y, d);
            // 2번이면 바라보는 방향 대칭 지우기
            if (cctv.num == 2) {
                count += removeSpace(cctv.x, cctv.y, (d + 2) % 4);
            }
            // 3번이면 바라보는 방향과 그 다음 시계 방향 지우기
            else if (cctv.num == 3) {
                count += removeSpace(cctv.x, cctv.y, (d + 1) % 4);
            }
            // 4번이면 현재 바라보는 방향포함하여 4군데 지우기
            else if (cctv.num == 4) {
                count += removeSpace(cctv.x, cctv.y, (d + 1) % 4);
                count += removeSpace(cctv.x, cctv.y, (d + 2) % 4);
            }
        }

        // 전부 지운 뒤 최대로 지운 횟수 갱신
        if (removeCount < count) removeCount = count;
    }

    // 현재 바라보는 방향을 지워줌
    private static int removeSpace(int x, int y, int d) {
        int count = 0;
        // 배열 범위내에 6번 안만나는 선에서 전부 지워주기
        while (isIn(x, y) && map[x][y] != 6) {
            if (map[x][y] == 0) {
                count++;
                map[x][y] = -1;
            }
            x = x + dirX[d];
            y = y + dirY[d];
        }

        return count;
    }

    // 현재 범위가 배열내에 있는지 확인
    private static boolean isIn(int x, int y) {
        return x >= 0 && x < N && y >= 0 && y < M;
    }
}