백준 7569번 토마토 [Python]

[Gold V] 토마토 - 7569

문제 링크

성능 요약

메모리: 48500 KB, 시간: 1716 ms

분류

너비 우선 탐색, 그래프 이론, 그래프 탐색

제출 일자

2024년 4월 29일 22:14:41

문제 설명

철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자모양 상자의 칸에 하나씩 넣은 다음, 상자들을 수직으로 쌓아 올려서 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 토마토에 인접한 곳은 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 여섯 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,N과 쌓아올려지는 상자의 수를 나타내는 H가 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M ≤ 100, 2 ≤ N ≤ 100, 1 ≤ H ≤ 100 이다. 둘째 줄부터는 가장 밑의 상자부터 가장 위의 상자까지에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 하나의 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 각 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토들의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0 은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다. 이러한 N개의 줄이 H번 반복하여 주어진다.

토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.

출력

여러분은 토마토가 모두 익을 때까지 최소 며칠이 걸리는지를 계산해서 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.

풀이

저번 7576번 토마토 문제에서는 2차원리스트를 사용했지만, 이번 문제는 3차원으로 확장했다. 하지만 나는 처음에 리스트를 3차원으로 활용할 생각을 못하고 다음과 같이 2차원으로 코드를 작성했다.

 # 테스트케이스는 모두 만족하지만, 제출은 틀린 코드
 import sys
 from collections import deque
 input = sys.stdin.readline

 M, N, H = map(int,input().split())
 tomato = [[] for _ in range(N*H)] # 창고
 d = [(-1,0),(1,0),(0,-1),(0,1),(-N,0),(N,0)] # 6방향 1칸이동
 start = [] # 초기 익은 토마토 위치
 res = 0 # 최소 경과일수

 for i in range(N*H):
    temp = list(map(int, input().split()))
    for j in range(M):
        if temp[j] == 1: # 익은 토마토인 경우,
            start.append((i,j)) # 그 인덱스를 start에 추가
    tomato[i].extend(temp)

 def BFS(start):
    q = deque() 
    q.extend(start) # 초기 익은 토마토 위치 추가

    while q:
        x, y = q.popleft()

        for dx, dy in d:
            nx, ny = x+dx, y+dy # 6방향 한칸이동

            # 창고 크기 범위에 속하면서 익지 않은 토마토인 경우,
            if 0<=nx<N*H and 0<=ny<M and tomato[nx][ny] == 0:
                tomato[nx][ny] = tomato[x][y] + 1 # 누적 경과 일수 갱신
                q.append((nx, ny)) # 영향을 받아서 익은 토마토 위치 추가

 BFS(start)

 for i in tomato:
    for j in i:
        if j == 0: # 창고 행마다 0이 하나라도 있으면,
            print(-1) # 토마토가 모두 익지 않았으므로 -1 출력
            exit(0) # 프로그램 종료
    res = max(res, max(i)) # 창고 행을 반복 탐색해서 가장 큰 값(최소 경과일수)을 갱신
 print(tomato)
 print(res-1) # 1에서 시작했으므로 1을 빼준 값이 최소 경과일수

토마토 창고를 전부 한 리스트에 받고 높이가 N*H이므로 위,아래를 (N,0),(-N,0)으로 지정하여 작성했다. 하지만 반례를 찾지 못해서 어떤 부분에서 문제인 것인지 아직도 영문을 모른다. 혹시 아시는 분이 계시다면 댓글을 남겨주셨으면 좋겠다. 찾아오시는 분이 계실지 모르겠지만..

여튼 2차원으로는 풀리지 않아서 3차원 리스트로 접근하여 다시 작성했다.

 d = [(-1,0,0),(1,0,0),(0,-1,0),(0,1,0),(0,0,-1),(0,0,1)]

방향에 z축을 추가하여 위아래로 1칸씩 움직일 수 있도록 했다.

 def BFS():
    while q:
        x, y, z = q.popleft()

        for dx, dy, dz in d:
            nx, ny, nz = x+dx, y+dy,z+dz # 6방향 한칸이동

            # 창고 크기 범위에 속하면서 익지 않은 토마토인 경우,
            if 0<=nx<H and 0<=ny<N and 0<=nz<M and tomato[nx][ny][nz] == 0:
                tomato[nx][ny][nz] = tomato[x][y][z] + 1 # 누적 경과 일수 갱신
                q.append((nx, ny, nz)) # 영향을 받아서 익은 토마토 위치 추가

BFS함수이다. 3차원으로 확장됐기 때문에 어떤 변수가 어떤 인덱스에 위치해야 하는지 잘 확인할 필요가 있다. tomato[상자수][세로][가로]

 for h in range(H):
    for n in range(N):
        for m in range(M):
            if tomato[h][n][m] == 1:
                q.append((h,n,m))

이미 익은 토마토 즉, 원소가 1인 인덱스를 찾아서 탐색리스트에 추가하는 과정이다.

 BFS()

 for i in tomato:
    for j in i:
        for k in j:
            if k == 0: # 창고 행마다 0이 하나라도 있으면,
                print(-1) # 토마토가 모두 익지 않았으므로 -1 출력
                exit(0) # 프로그램 종료
        res = max(res, max(j)) # 창고 행을 반복 탐색해서 가장 큰 값(최소 경과일수)을 갱신

 print(res-1) # 1에서 시작했으므로 1을 빼준 값이 최소 경과일수

BFS함수를 실행한 후, 토마토창고를 순회하며 익지 않은 토마토가 하나라도 있는 경우에 -1을 출력하고 프로그램을 종료시킨다. 그렇지 않은 경우엔 각 행마다 최대값(최소 경과일 수)을 찾아가면서 갱신해준다. 1에서부터 시작해서 카운트를 하였으므로, 최종 res에서 -1을 해준 값이 최소 경과일수가 된다.

전체 코드

import sys
from collections import deque
input = sys.stdin.readline

M, N, H = map(int,input().split())

tomato = [[list(map(int, input().split())) for _ in range(N)] for _ in range(H)] # 창고
d = [(-1,0,0),(1,0,0),(0,-1,0),(0,1,0),(0,0,-1),(0,0,1)] # 6방향 1칸이동
res = 0 # 최소 경과일수
q = deque()

def BFS():
    while q:
        x, y, z = q.popleft()

        for dx, dy, dz in d:
            nx, ny, nz = x+dx, y+dy,z+dz # 6방향 한칸이동

            # 창고 크기 범위에 속하면서 익지 않은 토마토인 경우,
            if 0<=nx<H and 0<=ny<N and 0<=nz<M and tomato[nx][ny][nz] == 0:
                tomato[nx][ny][nz] = tomato[x][y][z] + 1 # 누적 경과 일수 갱신
                q.append((nx, ny, nz)) # 영향을 받아서 익은 토마토 위치 추가

for h in range(H):
    for n in range(N):
        for m in range(M):
            if tomato[h][n][m] == 1:
                q.append((h,n,m))
BFS()

for i in tomato:
    for j in i:
        for k in j:
            if k == 0: # 창고 행마다 0이 하나라도 있으면,
                print(-1) # 토마토가 모두 익지 않았으므로 -1 출력
                exit(0) # 프로그램 종료
        res = max(res, max(j)) # 창고 행을 반복 탐색해서 가장 큰 값(최소 경과일수)을 갱신

print(res-1) # 1에서 시작했으므로 1을 빼준 값이 최소 경과일수