[백준][C++] 13460번 구슬 탈출2

문제 링크:

https://www.acmicpc.net/problem/13460

13460번: 구슬 탈출 2

 

문제

 

스타트링크에서 판매하는 어린이용 장난감 중에서 가장 인기가 많은 제품은 구슬 탈출이다. 구슬 탈출은 직사각형 보드에 빨간 구슬과 파란 구슬을 하나씩 넣은 다음, 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼내는 게임이다.

보드의 세로 크기는 N, 가로 크기는 M이고, 편의상 1×1크기의 칸으로 나누어져 있다. 가장 바깥 행과 열은 모두 막혀져 있고, 보드에는 구멍이 하나 있다. 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 보드에서 1×1크기의 칸을 가득 채우는 사이즈이고, 각각 하나씩 들어가 있다. 게임의 목표는 빨간 구슬을 구멍을 통해서 빼내는 것이다. 이때, 파란 구슬이 구멍에 들어가면 안 된다.

이때, 구슬을 손으로 건드릴 수는 없고, 중력을 이용해서 이리 저리 굴려야 한다. 왼쪽으로 기울이기, 오른쪽으로 기울이기, 위쪽으로 기울이기, 아래쪽으로 기울이기와 같은 네 가지 동작이 가능하다.

각각의 동작에서 공은 동시에 움직인다. 빨간 구슬이 구멍에 빠지면 성공이지만, 파란 구슬이 구멍에 빠지면 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬이 동시에 구멍에 빠져도 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬은 동시에 같은 칸에 있을 수 없다. 또, 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 한 칸을 모두 차지한다. 기울이는 동작을 그만하는 것은 더 이상 구슬이 움직이지 않을 때 까지이다.

보드의 상태가 주어졌을 때, 최소 몇 번 만에 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오.

 

난이도: 골드2

 

빨간 구슬과 파란 구슬 중 빨간 구슬이 탈출하기 위해 최소 몇 번 움직이는지를 구하는 문제였다.

문제를 보면 BFS (너비우선탐색)으로 푸는 문제라는 것이 느껴져 쉬워보이지만 구현 시 고려해주어야 하는 부분들이 있어 약간 까다로웠다.

이 문제를 풀 때에는 다음의 사항들을 주의해야 한다.

• 빨간 구슬과 파란 구슬은 동시에 움직인다.
• 두 구슬은 부딪힐 수 있다.
• 두 구슬이 동시에 구멍에 들어가는 것은 실패로 친다.
• 벽에 부딪히기 전까지는 한 방향으로 쭉 이동한다.
• 탈출 불가능하거나 이동 횟수가 10회 이상인 경우는 -1로 출력한다.

 

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문제 해결

 

최소 횟수를 묻는 문제이기 때문에 탐색기법 중 BFS(너비우선탐색)으로 해결하였다.

 

• BFS 방식으로 탐색하기 위해 queue를 사용한다.
• BFS로 해결할 때 중복 방문으로 인해 무한루프에 빠질 수 있기 때문에, 방문한 빨간 구슬과 파란 구슬의 위치를 배열에 저장해놓고, 방문하지 않은 위치로만 이동하도록 구현해야 한다. -> visit 배열의 값이 false인 경우만 방문
• 구슬을 상하좌우 중 한 방향으로 이동시킬 때, 벽(#) 혹은 구멍(O)을 만날 때까지 쭉 이동시켜야 한다. 여기서, 파란 구슬이 구멍(O)을 만난 경우는 패스한다.
• 이동 횟수가 10을 초과한 경우 탐색을 중단한다.

 

위와 같은 방식으로 해결할 수 있는 문제였다. 나름 직관적으로 풀 수 있는 문제인 것 같다. 

하지만 구현이 꽤 까다로운 편....

 

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소스코드

#include <cstdio>
#include <queue>
#include <cstring>
using namespace std;
int n, m;
char board[12][12];
int rX, rY, bX, bY;
int mv[4][2] = { {-1,0}, {1,0},{0,-1},{0,1} }; //상하좌우
bool visit[12][12][12][12];

int bfs() {
	queue<pair<pair<int, int>, int>> red; // x, y, cnt
	queue<pair<int, int>> blue; //x, y

	red.push(make_pair(make_pair(rX, rY), 0));
	blue.push(make_pair(bX, bY));
	visit[rX][rY][bX][bY] = true;

	while (!red.empty()) {
		pair<int, int> rxy = red.front().first;
		pair<int, int> bxy = blue.front();
		int cnt = red.front().second;
		if (cnt > 10) return -1;
		red.pop();
		blue.pop();

		if (board[rxy.first][rxy.second] == 'O') {
			return cnt;
		}
		
		//상하좌우로 이동
		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			int rx = rxy.first + mv[i][0];
			int ry = rxy.second + mv[i][1];
			int bx = bxy.first + mv[i][0];
			int by = bxy.second + mv[i][1];
			
			while (board[rx][ry] == '.') {
				rx = rx + mv[i][0];
				ry = ry + mv[i][1];
			}
			if (board[rx][ry] == '#') {
				rx = rx - mv[i][0];
				ry = ry - mv[i][1];
			}
			
			while (board[bx][by] == '.') {
				bx = bx + mv[i][0];
				by = by + mv[i][1];
			}
			if (board[bx][by] == '#') {
				bx = bx - mv[i][0];
				by = by - mv[i][1];
			}

			if (board[bx][by] == 'O')
				continue;
			if (rx == bx && ry == by) {
				switch (i) {
				case 0:
					if (rxy.first > bxy.first) rx++;
					else bx++;
					break;
				case 1:
					if (rxy.first > bxy.first) bx--;
					else rx--;
					break;
				case 2:
					if (rxy.second < bxy.second) by++;
					else ry++;
					break;
				case 3:
					if (rxy.second > bxy.second) by--;
					else ry--;
					break;
				}
			}
			
			if (visit[rx][ry][bx][by] == false) {
				visit[rx][ry][bx][by] = true;
				red.push(make_pair(make_pair(rx, ry), cnt + 1));
				blue.push(make_pair(bx, by));
			}
		}
	}
	return -1;
}
int main() {
	scanf("%d %d", &n, &m);
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		scanf("%s", board[i]);
		for (int j = 0; j < m; j++) {
			//빨간 구슬의 초기 위치
			if (board[i][j] == 'R') {
				rX = i;
				rY = j;
				board[i][j] = '.';
			}
			//파란 구슬의 초기 위치
			else if (board[i][j] == 'B') {
				bX = i;
				bY = j;
				board[i][j] = '.';
			}
		}
	}
	memset(visit, false, sizeof(visit)); //배열 초기화
	printf("%d\n", bfs());
}

 

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구현이 까다로워서 자잘한 오류를 해결하느라 시간이 좀 걸렸다. 그래도 결국 해결해서 뿌듯하다!