[C++] 경쟁적 전염 백준 18405 문제 풀이

 

NxN 크기의 시험관이 있다. 시험관은 1x1 크기의 칸으로 나누어지며, 특정한 위치에는 바이러스가 존재할 수 있다. 모든 바이러스는 1번부터 K번까지의 바이러스 종류 중 하나에 속한다.

시험관에 존재하는 모든 바이러스는 1초마다 상, 하, 좌, 우의 방향으로 증식해 나간다. 단, 매 초마다 번호가 낮은 종류의 바이러스부터 먼저 증식한다. 또한 증식 과정에서 특정한 칸에 이미 어떠한 바이러스가 존재한다면, 그 곳에는 다른 바이러스가 들어갈 수 없다.

시험관의 크기와 바이러스의 위치 정보가 주어졌을 때, S초가 지난 후에 (X,Y)에 존재하는 바이러스의 종류를 출력하는 프로그램을 작성하시오. 만약 S초가 지난 후에 해당 위치에 바이러스가 존재하지 않는다면, 0을 출력한다. 이 때 X와 Y는 각각 행과 열의 위치를 의미하며, 시험관의 가장 왼쪽 위에 해당하는 곳은 (1,1)에 해당한다.

예를 들어 다음과 같이 3x3 크기의 시험관이 있다고 하자. 서로 다른 1번, 2번, 3번 바이러스가 각각 (1,1), (1,3), (3,1)에 위치해 있다. 이 때 2초가 지난 뒤에 (3,2)에 존재하는 바이러스의 종류를 계산해보자.

1초가 지난 후에 시험관의 상태는 다음과 같다.

2초가 지난 후에 시험관의 상태는 다음과 같다.

결과적으로 2초가 지난 뒤에 (3,2)에 존재하는 바이러스의 종류는 3번 바이러스다. 따라서 3을 출력하면 정답이다.

입력

첫째 줄에 자연수 N, K가 공백을 기준으로 구분되어 주어진다. (1 ≤ N ≤ 200, 1 ≤ K ≤ 1,000) 둘째 줄부터 N개의 줄에 걸쳐서 시험관의 정보가 주어진다. 각 행은 N개의 원소로 구성되며, 해당 위치에 존재하는 바이러스의 번호가 공백을 기준으로 구분되어 주어진다. 단, 해당 위치에 바이러스가 존재하지 않는 경우 0이 주어진다. 또한 모든 바이러스의 번호는 K이하의 자연수로만 주어진다. N+2번째 줄에는 S, X, Y가 공백을 기준으로 구분되어 주어진다. (0 ≤ S ≤ 10,000, 1 ≤ X, Y ≤ N)

출력

S초 뒤에 (X,Y)에 존재하는 바이러스의 종류를 출력한다. 만약 S초 뒤에 해당 위치에 바이러스가 존재하지 않는다면, 0을 출력한다.

예제 입력 1 복사

3 3
1 0 2
0 0 0
3 0 0
2 3 2

예제 출력 1 복사

3

예제 입력 2 복사

3 3
1 0 2
0 0 0
3 0 0
1 2 2

예제 출력 2 복사

0

 

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작성 코드

#include <iostream>
#include <queue>
#include <unistd.h>

struct DATA
{
	int s, x, y;
};

std::queue<DATA> q[10001];

void update_virus(int data[201][201], int n, int k, int s)
{
	using namespace std;
	const int dir[4][2] = { {-1, 0}, {1, 0}, {0, -1}, {0, 1} };
	enum _dir
	{
		UP,
		DOWN,
		LEFT,
		RIGHT,
		NUM_OF_DIR
	};

	for(int s_now = 0; s_now < s; ++s_now)
	{
		for(int v = 1; v <= k; ++v)
		{
			while(!q[v].empty())
			{
				if(s_now != q[v].front().s) break;
				const int x_now = q[v].front().x;
				const int y_now = q[v].front().y;
				q[v].pop();
				for(int i = 0; i < NUM_OF_DIR; ++i)
				{
					const int x_next = x_now + dir[i][0];
					const int y_next = y_now + dir[i][1];
					if(x_next < 0 || x_next >= n) continue;
					else if (y_next < 0 || y_next >= n) continue;
					if(data[x_next][y_next] != 0) continue;

					data[x_next][y_next] = v;
					q[v].push({s_now+1, x_next, y_next});
				}
			}
		}
	}
}

int main(int argc, char **argv)
{
	using namespace std;
	int data[201][201] = {0,};
	int n, k;
	int s, x, y;
	cin >> n >> k;
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < n; ++j)
		{
			cin >> data[i][j];
			q[data[i][j]].push({0, i, j});
		}
	}
	cin >> s >> x >> y;
	update_virus(data, n, k, s);
	cout << data[x-1][y-1];
	return 0; 
}

데이터 입력, 출력 부분은 main에서 처리하고 실제 알고리즘은 update_virus 함수에서 처리하도록 했다.

 

update_virus 는 시간 값에 따라 virus 를 상하좌우로 업데이트 해주는 프로그램이다.

bfs 탐색을 통해 다음 virus 좌표를 찾고 다음 시간에 전염할 virus의 좌표 값 과 시간을 queue에 저장한다.

 

코드 별 주석은 아래와 같다.

	for(int s_now = 0; s_now < s; ++s_now) // 시간 경과에 따라 바이러스가 전염되어야 하므로 for문 추가
	{
		for(int v = 1; v <= k; ++v) // 바이러스 순서대로 업데이트 해줘야 하므로 for문 추가
		{
			while(!q[v].empty()) // bfs 코드
			{
				if(s_now != q[v].front().s) break; // 현재 진행해야 할 업데이트가 아닐 경우 while 문 탈출
				const int x_now = q[v].front().x;
				const int y_now = q[v].front().y;
				q[v].pop();
				for(int i = 0; i < NUM_OF_DIR; ++i)
				{
					const int x_next = x_now + dir[i][0];
					const int y_next = y_now + dir[i][1];
					if(x_next < 0 || x_next >= n) continue; // 배열 index 를 넘기지 않도록 예외처리 추가
					else if (y_next < 0 || y_next >= n) continue; // 배열 index 를 넘기지 않도록 예외처리 추가
					if(data[x_next][y_next] != 0) continue; // 이미 전염된 곳일 경우 통과

					data[x_next][y_next] = v;
					q[v].push({s_now+1, x_next, y_next}); // 현재 전염된 위치는 다음에 전염되어야 하는 위치이므로 queue에 추가
				}
			}
		}
	}

 

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핵심 포인트

 

 코딩 도중에 짚고 넘어갈 부분은 "단위 시간마다 바이러스가 업데이트 되어야 한다"는 점 이었다.

단위 시간마다 모든 바이러스의 위치가 업데이트 되어야 하는데, 이는 bfs 탐색을 한 번에 진행할 수 없고 우선 순위에 따라서 순서대로 진행해야 함을 뜻한다.

 

이러한 점 때문에 queue 배열을 통해 문제 해결을 진행했는데, 메모리가 좀 더 타이트하게 주어진다면 priority queue를 통해 해결할 수도 있을 듯 하다.

 

 안타깝게도 해당 문제는 알고리즘 구현은 끝냈지만 시간 초과로 인해 답안을 볼 수 밖에 없었다.

update_virus 함수에서 virus 위치를 찾아 이를 queue에 넣는 알고리즘을 지우고 bfs 과정에서 다음 탐색 좌표를 입력하는 방식으로 변경하면서 해결했다.

 

 아래 코드는 내가 최초 작성한 코드다.

	queue<pair<int, int>> q[10001];
    // * 문제가 된 지점
	for(int i = 0; i < n; ++i)
	{
		for(int j = 0; j < n; ++j)
		{
			const int val = data[i][j];
			if(val == 0) continue;
			q[val].push({i, j});
		}
	}
    // * 문제가 된 지점


	for(int v = 1; v <= k; ++v)
	{
		while(!q[v].empty())
		{
			const int x = q[v].front().first;
			const int y = q[v].front().second;
			q[v].pop();
			for(int i = 0; i < NUM_OF_DIR; ++i)
			{
				const int x_next = x + dir[i][0];
				const int y_next = y + dir[i][1];
				if(x_next < 0 || x_next >= n) continue;
				else if (y_next < 0 || y_next >= n) continue;
				if(data[x_next][y_next] != 0) continue;

				data[x_next][y_next] = v;
			}
		}
	}