[BOJ] 13460. 구슬 탈출 2 (Java)

[BOJ] 13460. 구슬 탈출 2 (Java)

Problem

제출일 : 2020-03-14

문제 풀이 시간 : 2H 20M

난이도 : ★★★★☆

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link : https://www.acmicpc.net/problem/13460

스타트링크에서 판매하는 어린이용 장난감 중에서 가장 인기가 많은 제품은 구슬 탈출이다. 구슬 탈출은 직사각형 보드에 빨간 구슬과 파란 구슬을 하나씩 넣은 다음, 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼내는 게임이다.

보드의 세로 크기는 N, 가로 크기는 M이고, 편의상 1×1크기의 칸으로 나누어져 있다. 가장 바깥 행과 열은 모두 막혀져 있고, 보드에는 구멍이 하나 있다. 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 보드에서 1×1크기의 칸을 가득 채우는 사이즈이고, 각각 하나씩 들어가 있다. 게임의 목표는 빨간 구슬을 구멍을 통해서 빼내는 것이다. 이때, 파란 구슬이 구멍에 들어가면 안 된다.

이때, 구슬을 손으로 건드릴 수는 없고, 중력을 이용해서 이리 저리 굴려야 한다. 왼쪽으로 기울이기, 오른쪽으로 기울이기, 위쪽으로 기울이기, 아래쪽으로 기울이기와 같은 네 가지 동작이 가능하다.

각각의 동작에서 공은 동시에 움직인다. 빨간 구슬이 구멍에 빠지면 성공이지만, 파란 구슬이 구멍에 빠지면 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬이 동시에 구멍에 빠져도 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬은 동시에 같은 칸에 있을 수 없다. 또, 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 한 칸을 모두 차지한다. 기울이는 동작을 그만하는 것은 더 이상 구슬이 움직이지 않을 때 까지이다.

보드의 상태가 주어졌을 때, 최소 몇 번 만에 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.

Input

첫 번째 줄에는 보드의 세로, 가로 크기를 의미하는 두 정수 N, M (3 ≤ N, M ≤ 10)이 주어진다. 다음 N개의 줄에 보드의 모양을 나타내는 길이 M의 문자열이 주어진다. 이 문자열은 '.', '#', 'O', 'R', 'B' 로 이루어져 있다. '.'은 빈 칸을 의미하고, '#'은 공이 이동할 수 없는 장애물 또는 벽을 의미하며, 'O'는 구멍의 위치를 의미한다. 'R'은 빨간 구슬의 위치, 'B'는 파란 구슬의 위치이다.

입력되는 모든 보드의 가장자리에는 모두 '#'이 있다. 구멍의 개수는 한 개 이며, 빨간 구슬과 파란 구슬은 항상 1개가 주어진다.

Output

최소 몇 번 만에 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 출력한다. 만약, 10번 이하로 움직여서 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 없으면 -1을 출력한다.

Example

input

5 5
#####
#..B#
#.#.#
#RO.#
#####

output

1

Solution & Inpression

시뮬레이션 + 그래프 탐색(BFS)

시뮬레이션 문제도 자주 풀어봐야 하지만 구현의 아이디어가 어렵다 라기보단 구현이 까다로워 자주 풀지 못하는 문제 유형이다. 많은 연습이 필요한 유형이지만 풀기 싫은게 사실이다.

시뮬레이션 문제는 많은 테스트케이스가 주어진다면 쉽게 문제를 찾을지도 모르지만 보통 늪에 빠져버린다.

보통 최소값을 찾는 탐색 문제는 BFS로 접근을 하며 문제를 해결할 때 배열로 가지고 있으며 해결하는 것을 선호하지만 이번엔 클래스를 이용하여 구현해보았다.

움직이는 과정이 까다롭기 때문에 따로 배열을 만들어 움직여 주었다. 이때 현재 위치와 방향을 매개변수로 넘겨주는데 현재 위치를 클래스로 넘기기에 값을 참조 호출하기 때문에 값을 복사하여 사용해야 했다.

또 방문 처리를 어떻게 할까 고민해보았는데 아래 소스와 같이 4차원 배열을 이용하여 해결했다.

최적화를 위해 다른 사람들이 푼 소스를 보았는데 일단 움직이고 같으면 처리하는 방식으로 문제를 해결한 사람도 있었다. 이 방법이 더 깔끔한 방법이지 않을까 싶기도 하다.

Code

언어 : JAVA

메모리 : 15680 kb

실행 시간 : 116 ms

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    static int N, M;
    static char[][] map;

    static int[] dr = { -1, 1, 0, 0 };
    static int[] dc = { 0, 0, -1, 1 };

    static boolean[][][][] visit;

    static class Ball {
        int[] Red;
        int[] Blue;
        int move;

        public Ball() {
            this.move = 0;
        }

        public Ball(Ball now) {
            this.Red = now.Red.clone();
            this.Blue = now.Blue.clone();
            this.move = now.move;
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        // N, M (3 ≤ N, M ≤ 10)
        N = sc.nextInt();
        M = sc.nextInt();

        // '.'은 빈 칸
        // '#'은 벽
        // 'O'는 구멍의 위치.
        // 'R'은 빨간 구슬의 위치
        // 'B'는 파란 구슬의 위치

        map = new char[N][M];
        Ball b = new Ball();
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            String str = sc.next();
            for (int j = 0; j < M; j++) {
                map[i][j] = str.charAt(j);
                if (map[i][j] == 'R') {
                    b.Red = new int[] { i, j };
                    map[i][j] = '.';
                } else if (map[i][j] == 'B') {
                    b.Blue = new int[] { i, j };
                    map[i][j] = '.';
                }
            }
        }

        visit = new boolean[N][M][N][M];
        Queue<Ball> q = new LinkedList<>();
        q.offer(b);
        visit[b.Red[0]][b.Red[1]][b.Blue[0]][b.Blue[1]] = true;
        while (!q.isEmpty()) {
            Ball now = q.poll();
            // 실패
            if (map[now.Blue[0]][now.Blue[1]] == 'O') {
                // System.out.println("공빠져 실패");
                continue;
            } else if (now.move == 11) {
                // System.out.println("시간 초과 실패");
                continue;
            }

            // 성공!
            if (map[now.Red[0]][now.Red[1]] == 'O') {
                System.out.println(now.move);
                System.exit(0);
            }

            for (int dir = 0; dir < 4; dir++) {
                Ball next = move(dir, now);
                if (visit[next.Red[0]][next.Red[1]][next.Blue[0]][next.Blue[1]])
                    continue;
                visit[next.Red[0]][next.Red[1]][next.Blue[0]][next.Blue[1]] = true;
                q.offer(next);
            }
        }

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

    private static Ball move(int dir, Ball now) {
        Ball next = new Ball(now);
        int nr = 0, nc = 0, flag = 0;
        switch (dir) {
        case 0: // 상
            if (next.Red[0] > next.Blue[0]) // 파란공이 더 위에 있으면
                // 위에 있는 파란 공 먼저 움직임.(0)
                flag = 0;
            else
                flag = 1;

            break;
        case 1: // 하
            if (next.Red[0] > next.Blue[0]) // 빨간공이 더 아래 있으면
                // 아래에 있는 빨간 공 먼저 움직임.(1)
                flag = 1;
            else
                flag = 0;

            break;
        case 2: // 좌
            if (next.Red[1] > next.Blue[1]) // 파란공이 더 왼쪽 있으면
                // 왼쪽에 있는 파란 공 먼저 움직임.(0)
                flag = 0;
            else
                flag = 1;
            break;
        case 3: // 우
            if (next.Red[1] > next.Blue[1]) // 빨간공이 더 오른쪽 있으면
                // 오른쪽에 있는 빨간 공 먼저 움직임.(1)
                flag = 1;
            else
                flag = 0;

            break;
        }// end of switch

        // 파란공 먼저 움직이는 경우
        if (flag == 0) {
            nr = next.Blue[0] + dr[dir];
            nc = next.Blue[1] + dc[dir];
            while (map[nr][nc] == '.') {
                nr += dr[dir];
                nc += dc[dir];
            }
            if (map[nr][nc] == 'O') {
                next.Blue = new int[] { nr, nc };
            } else
                next.Blue = new int[] { nr - dr[dir], nc - dc[dir] };

            nr = next.Red[0] + dr[dir];
            nc = next.Red[1] + dc[dir];
            while (map[nr][nc] == '.') {
                if (nr == next.Blue[0] && nc == next.Blue[1])
                    break;
                nr += dr[dir];
                nc += dc[dir];
            }
            if (map[nr][nc] == 'O') {
                next.Red = new int[] { nr, nc };
            } else
                next.Red = new int[] { nr - dr[dir], nc - dc[dir] };
        }
        // 빨간공 먼저 움직이는 경우
        else if (flag == 1) {
            nr = next.Red[0] + dr[dir];
            nc = next.Red[1] + dc[dir];
            while (map[nr][nc] == '.') {
                nr += dr[dir];
                nc += dc[dir];
            }
            if (map[nr][nc] == 'O') {
                next.Red = new int[] { nr, nc };
            } else
                next.Red = new int[] { nr - dr[dir], nc - dc[dir] };

            nr = next.Blue[0] + dr[dir];
            nc = next.Blue[1] + dc[dir];
            while (map[nr][nc] == '.') {
                if (nr == next.Red[0] && nc == next.Red[1])
                    break;
                nr += dr[dir];
                nc += dc[dir];
            }
            if (map[nr][nc] == 'O') {
                next.Blue = new int[] { nr, nc };
            } else
                next.Blue = new int[] { nr - dr[dir], nc - dc[dir] };
        }

        next.move++;
        return next;
    }

}