[Python] 백준 7576번 토마토 (골드5)

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

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

14

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

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풀이

Queue를 활용해 인접한 칸을 방문하는 알고리즘 문제입니다.

Point

• Queue
• 그래프 탐색
• 너비 우선 탐색

---

소스코드

import sys
from collections import deque

def input():
    return sys.stdin.readline()

m, n = map(int, input().split())

box = []
day = 0

for _ in range(n):
    box.append(list(map(int,input().split())))

def get_initial_ones(box):
    queue = deque()
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if box[i][j] == 1:
                queue.append((i, j))
    return queue

def next_day(queue, box):
    change = False
    next_queue = deque()
    while queue:
        x, y = queue.popleft()
        
        for dx, dy in [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)]:
            nx, ny = x + dx, y + dy
            if 0 <= nx < n and 0 <= ny < m and box[nx][ny] == 0:
                box[nx][ny] = 1
                next_queue.append((nx, ny))
                change = True
    return next_queue, change

queue = get_initial_ones(box)

while queue:
    queue, change = next_day(queue, box)
    if change:
        day += 1

if any(0 in row for row in box):
    day = -1
print(day)

 

입력값에 따라 m*n 박스(box)를 list로 그려줍니다.

 

queue를 활용하여 너비우선 탐색을 진행하는 과정합니다.

 

초기의 queue에는 초기 box에 담긴 토마토의 좌표를 넣어줍니다.

과정이 1회 진행되면 주변의 토마토를 익게 만들고, queue는 새로 익은 토마토의 좌표로 교체됩니다.

 

Line 1~5

import sys
from collections import deque

def input():
    return sys.stdin.readline()

 

input()을 입력하는 라인 수가 많을 것으로 예상되면,

위와 같이 input() 함수를 sys.stdin.readline()으로 교체시켜주면, 실행시간이 빨라집니다.

'시간초과'의 원인이 된 적이 있기 때문에, 습관적으로 해두면 테스트 실행 한번을 아낄 수 있습니다

 

collections의 deque는 나중에 쓰일 queue에서 deque를 하는 함수입니다.

Line 7~13

m, n = map(int, input().split())

box = []
day = 0

for _ in range(n):
    box.append(list(map(int,input().split())))

 

m,n 값을 입력값으로 받아주고, 토마토의 위치를 box에 담아줍니다.

Line 15~21

def get_initial_ones(box):
    queue = deque()
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if box[i][j] == 1:
                queue.append((i, j))
    return queue

 

처음 박스에 있는 1의 좌표를 queue에 저장하는 함수입니다.

 

Line 23~35

def next_day(queue, box):
    change = False
    next_queue = deque()
    while queue:
        x, y = queue.popleft()
        
        for dx, dy in [(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)]:
            nx, ny = x + dx, y + dy
            if 0 <= nx < n and 0 <= ny < m and box[nx][ny] == 0:
                box[nx][ny] = 1
                next_queue.append((nx, ny))
                change = True
    return next_queue, change

 

하루가 지나 queue에 있는 좌표들 주변의 토마토를 익게 만드는 함수입니다.

하루가 지나도 변화가 없다면, change 값은 False로 반환되어, 더 이상의 진행을 멈출 수 있게 합니다.

 

좌표를 queue에서 순차적으로 꺼내며 주변을 탐색합니다.

상하좌우 좌표가 0이라면, 1로 바꾸어 익게 해 주고, 다음 queue에 좌표를 추가해 줍니다.

 

다음 queue는 next_queue로 반환됩니다.

 

Line 37~46

queue = get_initial_ones(box)

while queue:
    queue, change = next_day(queue, box)
    if change:
        day += 1

if any(0 in row for row in box):
    day = -1
print(day)

 

이제 초기 세팅된 토마토의 위치를 queue에 넣어둡시다.

queue에 좌표가 없어질 때까지 next_day() 함수를 반복해 주면, box의 토마토들이 점점 익게 됩니다.

변화가 존재하는 날이라면 day에 1을 증가시킵니다.

 

더 이상 익을 토마토가 없지만, box안에 익지 않은 토마토가 있다면, -1을 출력할 수 있도록, day를 -1로 바꿔줍시다.