17142번: 연구소 3 - Kotlin (BFS)

17142번: 연구소 3

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에 승원이가 침입했고, 바이러스를 유출하려고 한다. 바이러스는 활성 상태와 비활성 상태가 있다. 가장 처음에 모든 바이러스는 비활성 상태이고, 활성 상태인 바이러스는 상하좌우로 인접한 모든 빈 칸으로 동시에 복제되며, 1초가 걸린다. 승원이는 연구소의 바이러스 M개를 활성 상태로 변경하려고 한다.

연구소는 크기가 N×N인 정사각형으로 나타낼 수 있으며, 정사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽, 바이러스로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다. 활성 바이러스가 비활성 바이러스가 있는 칸으로 가면 비활성 바이러스가 활성으로 변한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스의 위치이다.

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 2

M = 3이고, 바이러스를 아래와 같이 활성 상태로 변경한 경우 6초면 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다. 벽은 -, 비활성 바이러스는 *, 활성 바이러스는 0, 빈 칸은 바이러스가 퍼지는 시간으로 표시했다.

* 6 5 4 - - 2
5 6 - 3 - 0 1
4 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
2 2 1 0 1 - -
1 - 2 1 2 3 4
0 - 3 2 3 4 *

시간이 최소가 되는 방법은 아래와 같고, 4초만에 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다.

0 1 2 3 - - 2
1 2 - 3 - 0 1
2 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
3 2 1 0 1 - -
4 - 2 1 2 3 4
* - 3 2 3 4 *

연구소의 상태가 주어졌을 때, 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨리는 최소 시간을 구해보자.

입력

첫째 줄에 연구소의 크기 N(4 ≤ N ≤ 50), 놓을 수 있는 바이러스의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 연구소의 상태가 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 위치이다. 2의 개수는 M보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

출력

연구소의 모든 빈 칸에 바이러스가 있게 되는 최소 시간을 출력한다. 바이러스를 어떻게 놓아도 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

 

나의 풀이

이 문제는 조합을 이용해서 활성화할 바이러스를 고르고 그 바이러스를 퍼트리는 식으로 진행하면 되는 문제이다. 다만 빈 칸을 다 채우는 경우를 생각해야 하는데 그 부분을 처음에 빈칸의 개수를 센 다음 나중에 하나씩 제거하는 방법을 택했다.

 

import java.util.LinkedList
import java.util.Queue
import kotlin.math.*

val dx = arrayOf(1, 0, 0, -1)
val dy = arrayOf(0, 1, -1, 0)

lateinit var lab : Array<IntArray>
val virus = mutableListOf<Pair<Int, Int>>()
var ans = Int.MAX_VALUE
var empthSpace = 0

fun main() = with(System.`in`.bufferedReader()) {
    val (n, m) = readLine().split(" ").map { it.toInt() }

    lab = Array(n) { readLine().split(" ").map { it.toInt() }.toIntArray() }

    for (i in 0 until n) {
        for (j in 0 until n) {
            if (lab[i][j] == 2) {
                virus.add(i to j)
            }
            else if (lab[i][j] == 0)
                empthSpace++
        }
    }

    if (empthSpace == 0) {
        println(0)
        return@with
    }

    selectVirus(0, 0, m, n, virus)

    if (ans == Int.MAX_VALUE)
        println(-1)
    else
        println(ans)
}

val selectedVirus = mutableListOf<Int>()
fun selectVirus(start: Int, cnt: Int, target: Int, n: Int, virus: MutableList<Pair<Int, Int>>) {
    if (cnt == target) {
        virusSpread(n, selectedVirus)
        return
    }

    for (i in start until virus.size) {
        selectedVirus.add(i)
        selectVirus(i + 1, cnt + 1, target, n, virus)
        selectedVirus.removeAt(selectedVirus.lastIndex)
    }
}


data class Virus(val x: Int, val y: Int, val time: Int)
fun virusSpread(n: Int, selectedVirus: MutableList<Int>) {
    val queue : Queue<Virus> = LinkedList()
    val visited = Array(n) { BooleanArray(n) }
    var cnt = empthSpace

    selectedVirus.forEach {
        val x = virus[it].first
        val y = virus[it].second
        queue.add(Virus(x, y, 0))
        visited[x][y] = true
    }

    while (queue.isNotEmpty()) {
        val (x, y, time) = queue.poll()

        for (i in 0 until 4) {
            val tempX = x + dx[i]
            val tempY = y + dy[i]

            if (tempX in 0 until n &&
                tempY in 0 until n &&
                !visited[tempX][tempY] &&
                lab[tempX][tempY] != 1) {
                if (lab[tempX][tempY] == 0)
                    cnt--

                if (cnt == 0) {
                    ans = min(ans, time + 1)
                    return
                }

                visited[tempX][tempY] = true
                queue.add(Virus(tempX, tempY, time + 1))
            }
        }
    }
}