백준 7576번: 토마토 (G5) - Python 풀이

문제 설명

https://www.acmicpc.net/problem/7576

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.

토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.

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

풀이 과정

익은 토마토가 인접한 4방향(상하좌우)의 안 익은 토마토를 하루마다 익게 만들 때, 모든 토마토가 익는데 걸리는 최소 일수를 구해야 하는 문제입니다. 익은 토마토는 0개일 수도 있고 여러 개일 수 있습니다.

여러 개의 토마토가 익어 있을 때, 익은 토마토마다 인접한 4방향으로 퍼지는 상황이 발생합니다. 이런 동시성 확산의 문제는 하나씩 깊게 탐색하는 DFS가 아닌, 인접한 노드를 하나씩 보는 BFS 알고리즘을 사용합니다. 시작점이 여러 개인 BFS입니다. 이 경우 큐에 익은 토마토의 위치를 미리 enqueue 해둔 후, BFS 탐색을 시작하는 식으로 구현합니다.

최소 일수를 구해야 하기 때문에 인접 노드 방문하면서 숫자를 적어주면 될 것 같습니다.

정답 코드

# 23:40 ~ 00:17

# BFS 구현을 위해 deque를 import
from collections import deque

# 입력
M, N = map(int, input().split())
tomatoes = [[] for _ in range(N)]
# 토마토가 이미 전부 익은 경우를 구별하기 위한 변수
is_already_done = True

# 입력
for i in range(N):
    tomatoes[i] = list(map(int, input().split()))

# 4방향 BFS 탐색
def BFS(queue):
    dx = [0, 1, 0, -1]
    dy = [1, 0, -1, 0]
    while queue:
        x, y = queue.popleft()
        # 인접한 4방향 토마토 확인
        for d in range(4):
            nx = x + dx[d]
            ny = y + dy[d]
            # 인접 토마토가 유효한 범위에 있고 아직 안 익은 토마토라면
            if 0 <= nx < N and 0 <= ny < M and tomatoes[nx][ny] == 0:
                # 큐에 넣고 해당 자리에 이전 일수 + 1한 값을 적음
                queue.append((nx, ny))
                tomatoes[nx][ny] = tomatoes[x][y] + 1

# 큐 정의
queue = deque([])
# 2차원 배열 탐색
for i in range(N):
    for j in range(M):
        # 익은 토마토라면 큐에 넣는다
        if tomatoes[i][j] == 1:
            queue.append((i,j))
        # 전부 익은 경우가 아니면
        elif is_already_done and tomatoes[i][j] == 0:
            # 해당 변수 False로 바꿔줌
            is_already_done = False

answer = 0
# 이미 전부 익은 토마토라면 0 출력하고 끝
if is_already_done:
    print(answer)
else:
    # 다수의 시작점을 가지고 BFS 탐색
    BFS(queue)

    # 최소 일수 계산
    for i in range(N):
        # 해당 행의 최댓값
        row_max = max(tomatoes[i])
        for j in range(M):
            # BFS 끝났는데도 안 익은 토마토가 있는 거면
            if tomatoes[i][j] == 0:
                # 전부 익는 게 불가능한 경우라서 -1을 저장
                answer = -1
                break
            # BFS 탐색 후 모두 익은 거면
            else:
                # 2차원 배열의 적힌 값의 최댓값을 찾고
                # 그 값의 -1한 값을 저장
                answer = max(answer, row_max - 1)
        # 전부 익는 게 불가능한 경우 반복문 탈출
        if answer == -1:
            break

    print(answer)

최댓값의 -1한 값으로 answer에 저장하는 이유는 tomatoes 배열에는 익은 토마토가 1로 표시되어 있었기 때문에 일수를 카운트 하는 값도 1부터 시작했기 때문입니다.

이상입니다.