[백준 알고리즘] 14502번 연구소(Java) 문제 풀이

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문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에서 바이러스가 유출되었다. 다행히 바이러스는 아직 퍼지지 않았고, 바이러스의 확산을 막기 위해서 연구소에 벽을 세우려고 한다.

연구소는 크기가 N×M인 직사각형으로 나타낼 수 있으며, 직사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다. 

일부 칸은 바이러스가 존재하며, 이 바이러스는 상하좌우로 인접한 빈 칸으로 모두 퍼져나갈 수 있다. 새로 세울 수 있는 벽의 개수는 3개이며, 꼭 3개를 세워야 한다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자.

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 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0

이때, 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 곳이다. 아무런 벽을 세우지 않는다면, 바이러스는 모든 빈 칸으로 퍼져나갈 수 있다.

2행 1열, 1행 2열, 4행 6열에 벽을 세운다면 지도의 모양은 아래와 같아지게 된다.

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

바이러스가 퍼진 뒤의 모습은 아래와 같아진다.

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

벽을 3개 세운 뒤, 바이러스가 퍼질 수 없는 곳을 안전 영역이라고 한다. 위의 지도에서 안전 영역의 크기는 27이다.

연구소의 지도가 주어졌을 때 얻을 수 있는 안전 영역 크기의 최댓값을 구하는 프로그램을 작성하시오.

https://www.acmicpc.net/problem/14502

14502번: 연구소

문제에 대한 이해

DFS와 BFS 그리고 브루트포스까지 이용을 해야하는 문제였다.

어떻게 풀 것인가?

DFS로 벽을 세우고, BFS로 바이러스를 퍼트린 뒤에 이후 브루트포스로 0의 갯수를 세고, 비교하여 최솟값을 반환한다.

시간복잡도

O(N^2)

공간복잡도

O(N^2)

풀면서 놓쳤던점

BFS와 DFS를 모두 사용해야한다는 점을 놓쳤다.

이 문제를 통해 얻어갈 것

BFS와 DFS를 모두 사용해야한다는 점에서 모두 공부해볼 수 있었다.

내 코드 

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;

// 백준알고리즘 14502번 연구소

/**
 * 구현
 * 그래프 이론
 * 브루트포스 알고리즘
 * 그래프 탐색
 * 너비 우선 탐색
 * 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스가 있는 곳이다.
 * 아무런 벽을 세우지 않는다면, 바이러스는 모든 빈 칸으로 퍼져나갈 수 있다.
 */

public class Main {
    static int N, M;
    static int[][] arr;
    static boolean[][] visit;

    static int result = Integer.MIN_VALUE;

    static int[] x = {1, -1, 0, 0}, y = {0, 0, 1, -1};


    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        N = Integer.parseInt(st.nextToken());
        M = Integer.parseInt(st.nextToken());
        arr = new int[N][M];
        visit = new boolean[N][M];

        for (int i = 0; i < N; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for (int j = 0; j < M; j++) {
                arr[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
            }
        }

        dfs(0);

        System.out.println(result);
    }


    // DFS로 벽을 세우고
    private static void dfs(int depth) {
        if (depth == 3) {
            bfs();
            return;
        }
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            for (int j = 0; j < M; j++) {
                if (arr[i][j] == 0) {
                    arr[i][j] = 1;
                    dfs(depth + 1);
                    arr[i][j] = 0;
                }
            }
        }
    }

    // BFS로 바이러스를 퍼뜨린다.
    private static void bfs() {
        int[][] virus_arr = new int[N][M];
        Queue<virus> queue = new ArrayDeque<>();

        for (int i = 0; i < N; i++) {
            if (M >= 0) System.arraycopy(arr[i], 0, virus_arr[i], 0, M);
        }

        for (int i = 0; i < N; i++) {
            for (int j = 0; j < M; j++) {
                if (virus_arr[i][j] == 2) {
                    queue.add((new virus(i, j)));
                }
            }
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            virus poll = queue.poll();
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                int ny = poll.y + y[i];
                int nx = poll.x + x[i];
                if (ny >= 0 && nx >= 0 && ny < N && nx < M) {
                    if (virus_arr[ny][nx] == 0) {
                        virus_arr[ny][nx] = 2;
                        queue.add(new virus(ny, nx));
                    }
                }
            }
        }
        count(virus_arr);
    }

    // 이후 브루트 포스로 0만큼의 갯수를 센다.
    public static void count(int[][] virus_map) {
        int temp = 0;
        for (int i = 0; i < N; i++) {
            for (int j = 0; j < M; j++) {
                if (virus_map[i][j] == 0) {
                    temp++;
                }
            }
        }
        result = Math.max(result, temp);
    }
}

class virus {
    int x;
    int y;

    public virus(int y, int x) {
        this.y = y;
        this.x = x;
    }
}