[백준] 7569번 토마토, 파이썬 문제 풀이

문제

백준 7569번 BFS를 활용해 토마토가 익는 시간을 구하는 문제를 해결했습니다.

https://www.acmicpc.net/problem/7569

7569번: 토마토

이와 유사한 문제로 7576번 토마토 문제도 있습니다. 7569번과는 토마토를 남아놓는 상자를 쌓아놓는 것(7569번), 1층밖에 없는지(7576번)가 다릅니다. 상자의 구조가 2차원인지, 3차원인지가 다릅니다. 이번 포스팅에서는 상자를 쌓아놓는 7569번의 문제 풀이를 하도록 하겠습니다.

문제

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.

 

문제 풀이

이번 문제는 BFS로 해결할 수 있습니다. 3차원 리스트를 생성해 상자 정보를 입력받고, 익은 토마토가 있는 위치 정보를 큐에 담습니다. 큐의 정보를 활용해서 BFS를 진행합니다.

 

제가 어려움을 느꼈던 것은 날짜를 어떻게 세는지였습니다. 반복문을 돌린 횟수, 조건에 맞은 횟수를 카운팅하면 터무니 없이 큰 숫자가 나왔기 때문입니다. 조건을 다시 읽어보면, 1은 익은 토마토, 0은 안익은 토마토, -1은 토마토가 없는 것을 뜻합니다. 사실상, 이 3개의 숫자를 제외하고 어떤 숫자가 리스트에 들어가도 상관이 없습니다. 옆에 토마토가 익을 때마다, 기존 토마토가 갖고 있는 숫자+1을 하면 현재 날짜를 카운트할 수 있기 때문입니다. 다만, 1부터 시작하니까 출력할 때 1을 빼줘야 합니다.

다시 말하면, 저는 문제에서 주어진 조건에서 1 이상의 숫자를 가진 토마토는 익은 토마토라고 생각하고, BFS가 종료되고 박스에 있는 토마토 중 가장 큰 숫자가 정답이라고 판단했습니다.

 

토마토가 못 익는 경우에는 BFS를 돌아도 도달하지 못하고 0을 갖고 있을 것이고, 전체 리스트를 탐색하여 0이 있으면 -1을 출력하고 종료합니다.

 

사실, 이번 문제는 7576번 문제에서 위, 아래 정보만 추가하면 됩니다. 이 때 주의할 점은, 그대로 반복문을 추가하면 안된다는 것입니다. Z정보(위,아래)를 추가해서 반복문만 추가하게 되면 위, 아래 상자의 앞, 뒤,양 옆을 확인하게 됩니다. 이렇게 되면 하루를 아낄 수 있겠지요. 그렇기 때문에, 위 아래는 따로 반복문을 작성하여 확인해줘야 합니다.

 

위 내용을 코드로 확인하면 다음과 같습니다.

from collections import deque

def BFS(M, N, H):
    while(queue):
        x, y, z = queue.popleft()
        for j in range(3):
            dz = z + DZ[j]
            if (0 <= dz < H and box[dz][y][x]==0):
                box[dz][y][x]=box[z][y][x]+1
                queue.append([x,y,dz])
        for i in range(4):
            dx = x + DX[i]
            dy = y + DY[i]
            if(0 <= dx < M and 0 <= dy < N and box[z][dy][dx]==0):
                box[z][dy][dx]=box[z][y][x]+1
                queue.append([dx,dy,z])

M, N, H = map(int, input().split())
box = [[[]*M for _ in range(N)] for __ in range(H)]
queue = deque()
day=0

for j in range(H):
    for i in range(N):
        box[j][i] = list(map(int, input().split())) #토마토 정보를 리스트에 추가

for i in range(H): #익은 토마토의 위치정보를 큐에 담는다.
    for j in range(N):
        for k in range(M):
            if (box[i][j][k]==1):
                queue.append([k,j,i])

DX = [-1, 1, 0, 0] #왼 오 앞 뒤
DY = [0, 0, 1, -1]
DZ = [0, -1, 1] # 지금, 아래, 위

BFS(M, N, H)

for k in range(H): #최대값 찾기(정답)
    for i in box[k]:
        for j in i:
            if(j==0):
                print(-1)
                exit(0)
        day=max(day,max(i))

print(day-1) #1부터 시작했으므로 -1

 

정리

드디어, 백준 실버 티어를 달성했습니다. 아직 갈 길이 멀지만, 초반인 만큼 습득의 속도도 빠른 것 같습니다. 알고리즘 문제를 해결하는 것은 알면 알수록 흥미로운 것 같습니다.