[백준 7576] 토마토 (Java) - BFS

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

문제

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 복사

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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 복사

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풀이

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

public class Main {
    static int N,M;
    public static void main(String[] args)throws IOException{
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        M = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 상자 가로 칸 수
        N = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 상자 세로 칸 수
        int[][] A = new int[N][M];

        int[] dx = {-1, 1, 0, 0};
        int[] dy = {0, 0, -1, 1};

        // 토마토 정보 입력받기
        boolean zero = false;
        for (int i=0; i<N; i++){
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for (int j=0; j<M; j++){
                A[i][j]  = Integer.parseInt(st.nextToken());
                if (A[i][j] == 0) {
                    zero = true;
                }
            }
        }

        // 애초에 익은 토마토들 밖에 없다면 굳이 익을때까지 기다릴 필요 없음
        if (!zero){
            System.out.println(0);
            return;
        }

        // 익은 토마토 큐에 넣기
        Queue<int[]> q = new LinkedList<>();
        for (int i=0; i<N; i++){
            for (int j=0; j<M; j++){
                if (A[i][j] == 1){
                    q.offer(new int[] {i,j});
                }
            }
        }

        // bfs 탐색
        while (!q.isEmpty()){
            int[] now = q.poll(); // 익은 토마토 좌표
            for (int k=0; k<4; k++){ // 상하좌우 토마토 탐색
                int nx = now[0] + dx[k];
                int ny = now[1] + dy[k];
                if (isIn(nx,ny) && A[nx][ny]==0){
                    A[nx][ny] = A[now[0]][now[1]] + 1; // 전파될 때마다 +1 저장
                    q.offer(new int[] {nx, ny}); // 새로 익은 토마토 좌표 큐에 넣기
                }
            }
        }

        // 탐색 후 토마토 검사
        int day = 0;
        for (int i=0; i<N; i++){
            for (int j=0; j<M; j++){
                day = Math.max(day, A[i][j]);
                if (A[i][j] == 0){
                    // 아직 익지 않은 토마토가 존재한다면 -1 출력 후 종료
                    System.out.println(-1);
                    return;
                }
            }
        }

        System.out.println(day-1);
    }

    private static boolean isIn(int x, int y){
        return x>=0 && y>=0 && x<N && y<M;
    }
}

• BFS를 활용한 문제
• 익은 토마토가 하루가 지날 때마다 인접한 익지 않은 토마토를 익히게 되므로 파동처럼 전파되는 구조이다. 이런경우 BFS를 활용하는 것이 적절하다.
• 큐를 초기화 후, 익은 토마토 (값이 1인 좌표들)를 모두 큐에 넣는다. -> 즉, 여러 개의 시작점이 있다는 의미
• BFS 탐색
  • 큐에서 하나씩 꺼내면서, 인접한 4방향(상하좌우)를 검사해서, 익지 않은 토마토(0)를 발견하면 토마토를 익힌다.
  • 이때 "전파된 토마토 좌표값 + 1" 로 저장하여, 날짜정보를 기록한다 (ex. 2일차에 익은 토마토)
• 정답 : BFS 탐색 후, A[i][j] 값의 최댓값 day를 구하고 day-1을 출력한다. (1부터 시작하므로 마지막에 -1 해야 함)
• 예외처리
  • 애초에 익은 토마토들 밖에 없다면 0 출력 후 종료
  • BFS 수행 후, 안익은 토마토를 발견한다면 -1 출력 후 종료