[백준/Python] 7596 토마토(DFS/BFS)

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DFS/BFS 7596 토마토

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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.

예제 입력

    """
    case 1:
    입력
    5 3 1
    0 -1 0 0 0
    -1 -1 0 1 1
    0 0 0 1 1
    출력
    -1
    
    case 2:
    입력
    5 3 2
    0 0 0 0 0
    0 0 0 0 0
    0 0 0 0 0
    0 0 0 0 0
    0 0 1 0 0
    0 0 0 0 0
    출력
    4
    """

풀이

bfs로 접근한다. 토마토를 입력받을 때 1인 위치를 미리 큐에 모두 집어 넣는다.(이렇게 하는 이유는 이 문제에서 bfs로 탐색하는 순서가 중요하기 때문이다.) 3차원 리스트이기 때문에 bfs의 탐색을 앞,뒤,좌,우,상,하 6개의 dx로 나누어 탐색한다. 범위를 벗어나거나 -1을 만나면 countinue 해준다.

1번 경우는 1을 미리 큐에 집어 넣지 않고, (단지번호붙이기 문제) 처럼 반복문을 통해 1을 찾고 해당 1에서 접근 가능한 노드를 탐색할 때의 순서이다. 2번 경우는 1을 미리 큐에 집어 넣고, 해당 큐로부터 bfs를 접근하는 순서이다. (0,0) 위치가 익은 토마토가 되기 까지에 2일이 걸리지만, 1번 경우에는 3일이 걸리게 되어 틀린 답이 도출된다. 또한 1번 경우에서 dfs 함수 내에 조건을 걸어 min()으로 예외 처리를 해준다면 시간초과로 인해 틀린 답이 도출된다.

solution

1. box 리스트를 초기화 해주며 값이 1인 위치를 큐에 집어 넣는다.
2. bfs 함수를 호출한다.
3. 앞, 뒤, 상, 하, 좌, 우 위치를 탐색할 수 있는 dx, dy, dz를 정의한다. (6번의 반복문을 통해 접근할 것이다.)
4. 큐에서 x, y, z를 꺼낸 뒤 dx, dy, dz와 더해준다.
5. nx, ny, nz가 범위를 벗어나거나 -1을 만나면 continue 해준다.
6. 0이라면 x, y, z 의 값에 1을 더해준 값을 대입하고 큐에 추가해준다.
7. bfs함수가 종료되면, 반복문을 돌며 0인 값을 찾고 만약 있다면 -1을 print 해주고 종료해준다.
8. 최대값을 갱신해주며 마지막 최대값을 출력해준다.

코드

    from collections import deque
    
    
    def bfs(queue,box):
        dx = [1, -1, 0, 0, 0, 0]
        dy = [0, 0, 1, -1, 0, 0]
        dz = [0, 0, 0, 0, 1, -1]
        while queue:
            x, y, z = queue.popleft()
            for i in range(6):
                nx = x + dx[i]
                ny = y + dy[i]
                nz = z + dz[i]
                if nx < 0 or nx >= h or ny < 0 or ny >= n or nz < 0 or nz >= m:
                    continue
                if box[nx][ny][nz] == -1:
                    continue
                if box[nx][ny][nz] == 0:
                    queue.append((nx,ny,nz))
                    box[nx][ny][nz] = box[x][y][z] + 1
    
    
    if __name__ == "__main__":
        m, n, h = map(int, input().split())
        box = []
        queue = deque()
        for i in range(h):
            floor = []
            for j in range(n):
                floor.append(list(map(int, input().split())))
                for k in range(m):
                    if floor[j][k] == 1:
                        queue.append((i,j,k))
            box.append(floor)
    
        bfs(queue, box)
    
        max_count = 0
        for b in box:
            for f in b:
                if f.count(0) >= 1:
                    print(-1)
                    exit()
                if max_count < max(f):
                    max_count = max(f)
    
        print(max_count - 1)