이번 장에서는 BFS 알고리즘을 사용하여 활용 문제를 해결해본다.
모든 코드는 깃허브 (링크)의 테스트 코드로 정리해두었다.
미로의 최단거리 통로
7*7 격자판 미로를 탈출하는 최단경로의 길이를 출력하는 프로그램을 작성하세요.
경로의 길이는 출발점에서 도착점까지 가는데 이동한 횟수를 의미한다.
출발점은 격자의 (1, 1) 좌표이 고, 탈출 도착점은 (7, 7)좌표이다. 격자판의 1은 벽이고, 0은 도로이다.
격자판의 움직임은 상하좌우로만 움직인다. 미로가 다음과 같다면
S 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 1 0
0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 1 0 1 1
1 1 0 0 0 0 1
1 1 0 1 1 0 0
1 0 0 0 0 0 E
위와 같은 경로가 최단 경로의 길이는 12이다.
- 입력설명
첫 번째 줄부터 7*7 격자의 정보가 주어집니다. - 출력설명
첫 번째 줄에 최단으로 움직인 칸의 수를 출력한다. 도착할 수 없으면 -1를 출력한다. - 입력예제 1
0 0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 1 0
0 0 0 1 0 0 0
1 1 0 1 0 1 1
1 1 0 0 0 0 1
1 1 0 1 1 0 0
1 0 0 0 0 0 0 - 출력예제 1
12
public class ShortestPathOfMaze {
static class Point {
public int x;
public int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
private static final int[][] MAZE = {
{0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 1, 1, 1, 1, 1, 0},
{0, 0, 0, 1, 0, 0, 0},
{1, 1, 0, 1, 0, 1, 1},
{1, 1, 0, 0, 0, 0, 1},
{1, 1, 0, 1, 1, 0, 0},
{1, 0, 0, 0, 0, 0, 0}
};
// 이동할 수 있는 방향 상하좌우
private static final int[][] DIRECTIONS = {
// 좌 상 우 하
{-1, 0}, {0, 1}, {1, 0}, {0, -1}
};
private static final int EXPECTED_ANSWER = 12;
private int answer = -1;
private static final int[][] checkArray = new int[7][7];
private static final int[][] distanceArray = new int[7][7];
private final Queue<Point> queueOfPath = new LinkedList<>();
public void solution1(int x, int y) {
queueOfPath.add(new Point(x, y));
while (!queueOfPath.isEmpty()) {
Point currentPoint = queueOfPath.poll();
for (int[] direction : DIRECTIONS) {
int nextX = currentPoint.x + direction[0];
int nextY = currentPoint.y + direction[1];
if (currentPoint.x == 6 && currentPoint.y == 6) {
answer = distanceArray[currentPoint.x][currentPoint.y];
queueOfPath.clear();
}
if (nextX >= 0 && nextX <= 6
&& nextY >= 0 && nextY <= 6
&& checkArray[nextX][nextY] == 0
&& MAZE[nextX][nextY] == 0) {
checkArray[nextX][nextY] = 1;
queueOfPath.offer(new Point(nextX, nextY));
distanceArray[nextX][nextY] = distanceArray[currentPoint.x][currentPoint.y] + 1;
}
}
}
}
@Test
@DisplayName("미로의 최단거리 통로(BFS)")
public void main() {
checkArray[0][0] = 1;
distanceArray[0][0] = 0;
solution1(0, 0);
assertEquals(EXPECTED_ANSWER, answer);
}
}토마토
현수의 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 방향 에 있는 토마토를 의미한다.
대각선 방향에 있는 토마토들에게는 영향을 주지 못하며, 토마토가 혼자 저절로 익는 경우는 없다고 가정한다.
현수는 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 않을수도 있다.
- 입력설명
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. - 출력설명
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. - 입력예제 1
0 0 -1 0 0 0
0 0 1 0 -1 0
0 0 -1 0 0 0
0 0 0 0 -1 1 - 출력예제 1
4
public class Tomato {
static class Point {
int x;
int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
private static final int EXPECTED_ANSWER = 4;
private int answer = Integer.MIN_VALUE;
private static final int WIDTH = 6;
private static final int HEIGHT = 4;
private static final int[][] TOMATOES = {
{0, 0, -1, 0, 0, 0},
{0, 0, 1, 0, -1, 0},
{0, 0, -1, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 0, -1, 1}
};
private static final int[][] DISTANCES = new int[HEIGHT][WIDTH];
private static final int[][] DIRECTIONS = {
{-1, 0}, {0, 1}, {1, 0}, {0, -1}
};
private static final Queue<Point> QUEUE_OF_TOMATOES = new LinkedList<>();
public void solution1() {
while (!QUEUE_OF_TOMATOES.isEmpty()) {
Point currentPoint = QUEUE_OF_TOMATOES.poll();
for (int[] direction : DIRECTIONS) {
int nextX = currentPoint.x + direction[0];
int nextY = currentPoint.y + direction[1];
if (nextX >= 0 && nextX < HEIGHT
&& nextY >= 0 && nextY < WIDTH
&& TOMATOES[nextX][nextY] == 0) {
TOMATOES[nextX][nextY] = 1;
QUEUE_OF_TOMATOES.offer(new Point(nextX, nextY));
DISTANCES[nextX][nextY] = DISTANCES[currentPoint.x][currentPoint.y] + 1;
}
}
}
}
@Test
@DisplayName("토마토(BFS)")
public void main() {
findStartingPoint();
solution1();
for (int i = 0; i < HEIGHT; i++) {
for (int j = 0; j < WIDTH; j++) {
if (TOMATOES[i][j] == 0) {
answer = -1;
break;
} else if (TOMATOES[i][j] == 1) {
answer = Math.max(answer, DISTANCES[i][j]);
}
}
}
assertEquals(EXPECTED_ANSWER, answer);
}
public void findStartingPoint() {
for (int i = 0; i < TOMATOES.length; i++) {
for (int j = 0; j < TOMATOES[i].length; j++) {
if (TOMATOES[i][j] == 1) {
QUEUE_OF_TOMATOES.add(new Point(i, j));
}
}
}
}
}섬나라 아일랜드
N*N의 섬나라 아일랜드의 지도가 격자판의 정보로 주어집니다.
각 섬은 1로 표시되어 상하좌 우와 대각선으로 연결되어 있으며, 0은 바다입니다.
섬나라 아일랜드에 몇 개의 섬이 있는지 구하는 프로그램을 작성하세요.
1 1 0 0 0 1 0
0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 1
1 1 0 1 1 0 0
1 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0
만약 위와 같다면 섬의 개수는 5개입니다.
- 입력설명
첫 번째 줄에 자연수 N(3<=N<=20)이 주어집니다. 두 번째 줄부터 격자판 정보가 주어진다. - 출력설명
첫 번째 줄에 섬의 개수를 출력한다. - 입력예제 1
7
1 1 0 0 0 1 0
0 1 1 0 1 1 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 1 1
1 1 0 1 1 0 0
1 0 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 - 출력예제 1
5
public class IslandBFS {
static class Point {
int x;
int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
private static final int SIZE = 7;
private static final int[][] MAPS = {
{1, 1, 0, 0, 0, 1, 0},
{0, 1, 1, 0, 1, 1, 0},
{0, 1, 0, 0, 0, 0, 0},
{0, 0, 0, 1, 0, 1, 1},
{1, 1, 0, 1, 1, 0, 0},
{1, 0, 0, 0, 1, 0, 0},
{1, 0, 1, 0, 1, 0, 0}
};
private static final int[][] DIRECTIONS = {
// 좌상 // 좌하 // 우상 // 우하
{-1, -1}, {-1, 1}, {1, -1}, {1, 1},
// 좌 우 상 하
{-1, 0}, {1, 0}, {0, -1}, {0, 1}
};
private final Queue<Point> points = new LinkedList<>();
public void solution1(int x, int y) {
points.offer(new Point(x, y));
while (!points.isEmpty()) {
Point currentPoint = points.poll();
for (int[] direction : DIRECTIONS) {
int nextX = currentPoint.x + direction[0];
int nextY = currentPoint.y + direction[1];
if (nextX >= 0 && nextX < SIZE
&& nextY >= 0 && nextY < SIZE
&& MAPS[nextX][nextY] == 1) {
MAPS[nextX][nextY] = 0;
points.offer(new Point(nextX, nextY));
}
}
}
}
@Test
@DisplayName("섬나라 아일랜드(BFS)")
public void main() {
int expectedAnswer = 5;
int answer = 0;
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
for (int j = 0; j < SIZE; j++) {
if (MAPS[i][j] == 1) {
answer++;
MAPS[i][j] = 0;
solution1(i, j);
}
}
}
assertEquals(expectedAnswer, answer);
}
}'Algorithm' 카테고리의 다른 글
| [Algorithm] Greedy (0) | 2022.03.04 |
|---|---|
| [Algorithm] Dynamic Programming (0) | 2022.03.04 |
| [Algorithm] DFS 활용 (0) | 2022.03.01 |
| [Algorithm] Graph (0) | 2022.02.28 |
| [Algorithm] DFS 원리 (0) | 2022.02.28 |
