백준 17142 연구소 3(Java)

문제 출처 : https://www.acmicpc.net/problem/17142

17142번: 연구소 3

문제 설명

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에 승원이가 침입했고, 바이러스를 유출하려고 한다. 바이러스는 활성 상태와 비활성 상태가 있다. 가장 처음에 모든 바이러스는 비활성 상태이고, 활성 상태인 바이러스는 상하좌우로 인접한 모든 빈 칸으로 동시에 복제되며, 1초가 걸린다. 승원이는 연구소의 바이러스 M개를 활성 상태로 변경하려고 한다.

연구소는 크기가 N×N인 정사각형으로 나타낼 수 있으며, 정사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽, 바이러스로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다. 활성 바이러스가 비활성 바이러스가 있는 칸으로 가면 비활성 바이러스가 활성으로 변한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스의 위치이다.

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 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 2

M = 3이고, 바이러스를 아래와 같이 활성 상태로 변경한 경우 6초면 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다. 벽은 -, 비활성 바이러스는 *, 활성 바이러스는 0, 빈 칸은 바이러스가 퍼지는 시간으로 표시했다.

* 6 5 4 - - 2
5 6 - 3 - 0 1
4 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
2 2 1 0 1 - -
1 - 2 1 2 3 4
0 - 3 2 3 4 *

시간이 최소가 되는 방법은 아래와 같고, 4초만에 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다.

0 1 2 3 - - 2
1 2 - 3 - 0 1
2 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
3 2 1 0 1 - -
4 - 2 1 2 3 4
* - 3 2 3 4 *

연구소의 상태가 주어졌을 때, 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨리는 최소 시간을 구해보자.

입력

첫째 줄에 연구소의 크기 N(4 ≤ N ≤ 50), 놓을 수 있는 바이러스의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 연구소의 상태가 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 위치이다. 2의 개수는 M보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

출력

연구소의 모든 빈 칸에 바이러스가 있게 되는 최소 시간을 출력한다. 바이러스를 어떻게 놓아도 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

풀이

풀이 순서로 떠오른 것은

1. 조합으로 활성 바이러스 경우의 수를 구한다.

2. bfs()를 돌려서 최소 시간을 구한다.

방식으로 구현하였다.

먼저, comb()함수를 사용하여 활성 바이러스가 M개가 될 수 있는 경우의 수를 구하고 bfs()를 돌려주었다.

벽이 없는 경우를 처리해주고 bfs()를 돌면서 time이 이전 time보다 크면 더이상 돌 필요가 없기 때문에 return으로 처리하였다.

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;

public class boj_14502 {
    static int N, M;
    static int[][] map;
    static int result = Integer.MAX_VALUE;
    static ArrayList<Virus> virusList = new ArrayList<>();
    static boolean[] visitedComb;
    static int min;
    static int wall;

    public static class Virus {
        int x;
        int y;
        boolean use;

        Virus(int x, int y) {
            this.x = x;
            this.y = y;
        }
    }

    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][N];
        min = Integer.MAX_VALUE;
        wall = 0;


        for (int i = 0; i < N; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for (int j = 0; j < N; j++) {
                map[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
                if (map[i][j] == 0) {
                    wall++;
                } else if (map[i][j] == 2) {
                    virusList.add(new Virus(i, j));
                }
            }
        }

        if (wall == 0) {
            System.out.println(0);
            System.exit(0);
        }

        visitedComb = new boolean[virusList.size()];
        comb(0, 0);
        System.out.println(result == Integer.MAX_VALUE ? -1 : result);

    }

    public static void comb(int idx, int cnt) {
        if (cnt == M) {
            for (int i = 0; i < virusList.size(); i++) {
                if (visitedComb[i]) {
                    virusList.get(i).use = true;
                }
            }
            bfs();
            for (int i = 0; i < virusList.size(); i++) {
                virusList.get(i).use = false;
            }
            return;
        }
        for (int i = idx; i < virusList.size(); i++) {
            if (!visitedComb[i]) {
                visitedComb[i] = true;
                comb(i + 1, cnt + 1);
                visitedComb[i] = false;
            }
        }
    }

    public static void bfs() {
        int[] dx = {1, 0, -1, 0};
        int[] dy = {0, -1, 0, 1};
        int wallCnt = wall;
        int time = 0;
        boolean[][] visitedVirus = new boolean[N][N];
        Queue<int[]> q = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < virusList.size(); i++) {
            if (virusList.get(i).use) {
                q.add(new int[]{virusList.get(i).x, virusList.get(i).y});
                visitedVirus[virusList.get(i).x][virusList.get(i).y] = true;
            }
        }

        while (!q.isEmpty()) {
            for (int i = 0, size = q.size(); i < size; i++) {
                int[] now = q.poll();
                for (int j = 0; j < 4; j++) {
                    int nx = now[0] + dx[j];
                    int ny = now[1] + dy[j];
                    if (nx < 0 || ny < 0 || nx >= N || ny >= N || visitedVirus[nx][ny] || map[nx][ny] == 1) continue;
                    if (map[nx][ny] == 0) wallCnt--;

                    visitedVirus[nx][ny] = true;
                    q.add(new int[]{nx, ny});
                }
            }
            time++;
            if (time >= result) {
                return;
            }
            if (wallCnt <= 0) {
                result = time;
            }
        }
    }
}

결과