백준 15644 (구슬 탈출 3) - java

https://www.acmicpc.net/problem/15644

15644번: 구슬 탈출 3

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, 또 어떻게 기울여야 하는지 구하는 프로그램을 작성하시오.

 

유형 : 구현 + 그래프 탐색

 

기존 구슬 탈출 2 문제에서 경로를 추가 출력하는 문제이다. 

 

접근 :

• 구슬 탈출 유형의 문제를 푸는 핵심적인 접근법은 방문 처리이다. 빨간색 구슬을 방문 처리 해야 하고 동시에 파란 구슬도 방문 처리를 해줘야 한다. 즉 2개의 구슬의 위치를 동시에 방문 배열의 기준으로 삼아야 하는 것이다.
• 방문 배열을 v[rx][ry][bx][by] 즉 4차원으로 설정해줘야 한다.
• 이동 처리
  • 빨간색과 파란색 구슬 중 어느 구슬이 L,R,U,D 방향 중 더 앞(먼저 벽에 부딪치는가) 파악한다.
  • 더 앞에 있는 구슬을 굴릴 수 있는 만큼 굴린다.
  • 나머지 구슬이 앞에 있는 구슬을 만나거나 벽에 부딪칠 때까지 굴린다.

전체 코드

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Main {
    static int n = 0;
    static int m = 0;
    static char[][] board;

    static int[] dx = {0,0,-1,1};
    static int[] dy = {-1,1,0,0}; // L R U D

    static String result2;

    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());

        int rx = 0;
        int ry = 0;
        int bx = 0;
        int by = 0;

        board = new char[n+1][m+1];
        for(int i=1;i<=n;i++){
            String line = br.readLine();
            for(int j=1;j<=m;j++){
                board[i][j] = line.charAt(j-1);

                if(board[i][j] == 'B'){
                    bx = i;
                    by = j;
                }

                else if(board[i][j] == 'R'){
                    rx = i;
                    ry = j;
                }
            }
        }

        int result = bfs(rx,ry,bx,by);

        if(result == -1){
            System.out.println(result);
        }

        else{
            System.out.println(result);
            System.out.println(result2);
        }
        br.close();
    }

    static int bfs(int rx,int ry,int bx,int by){
        int[][][][] v = new int[n+1][m+1][n+1][m+1];
        v[rx][ry][bx][by] = 1; // 방문 배열
        Queue<Point> q = new LinkedList<>(); // 큐
        q.add(new Point(rx,ry,bx,by,false,false)); // rg , bg -> goal 여부

        while(!q.isEmpty()){
            Point cur = q.poll();

            // 둘 중 하나라도 골인 했다면 !
            if(cur.rg || cur.bg){
                if(cur.rg && !cur.bg) {
                    // 골인한게 rg라면
                    StringBuilder sb = new StringBuilder();
                    for (char tmpChar : cur.move) {
                        sb.append(tmpChar);
                    }

                    result2 = sb.toString();
                    return v[cur.rx][cur.ry][cur.bx][cur.by] - 1;
                }

                continue;
            }

            if(v[cur.rx][cur.ry][cur.bx][cur.by] >= 11){
                continue;
            }

            // L R U D
            for(int i=0;i<4;i++){
                Point tmp;
                char d;

                if(i == 0){
                    if(cur.ry < cur.by){
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,true,0);
                    }

                    else{
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,false,0);
                    }

                    d = 'L';
                }

                else if(i == 1){
                    if(cur.ry > cur.by){
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,true,1);
                    }

                    else{
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,false,1);
                    }

                    d = 'R';
                }

                else if(i == 2){
                    if(cur.rx < cur.bx){
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,true,2);
                    }

                    else{
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,false,2);
                    }

                    d = 'U';
                }

                else{
                    if(cur.rx > cur.bx){
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,true,3);
                    }

                    else{
                        tmp = move(cur.rx,cur.ry,cur.bx,cur.by,false,3);
                    }

                    d = 'D';
                }
                // 방문한 적없다면 추가 -> 이동 리스트에 해당 방향 추가
                if(v[tmp.rx][tmp.ry][tmp.bx][tmp.by] == 0){
                    v[tmp.rx][tmp.ry][tmp.bx][tmp.by] = v[cur.rx][cur.ry][cur.bx][cur.by] + 1;
                    tmp.move.addAll(cur.move);
                    tmp.move.add(d);
                    q.add(tmp);
                }
            }
        }

        return -1;
    }

    static Point move(int rx,int ry,int bx,int by,boolean who,int dir){
        int r2x = rx;
        int r2y = ry;
        int b2x = bx;
        int b2y = by;
        boolean r2g = false;
        boolean b2g = false;
        // who -> true라면 빨간 구슬을 더 먼저 굴려야 한다.
        if(who){
            while(true){
                r2x = r2x + dx[dir];
                r2y = r2y + dy[dir];

                if(board[r2x][r2y] == 'O'){
                    r2g = true;
                    break;
                }

                else if(board[r2x][r2y] == '#'){
                    r2x = r2x - dx[dir];
                    r2y = r2y - dy[dir];
                    break;
                }

            }

            while(true){
                b2x = b2x + dx[dir];
                b2y = b2y + dy[dir];

                if(board[b2x][b2y] == 'O'){
                    b2g = true;
                    break;
                }

                else if(board[b2x][b2y] == '#' || (b2x == r2x && b2y == r2y)){
                    b2x = b2x - dx[dir];
                    b2y = b2y - dy[dir];
                    break;
                }

            }
        }

        else{
            while(true){
                b2x = b2x + dx[dir];
                b2y = b2y + dy[dir];

                if(board[b2x][b2y] == 'O'){
                    b2g = true;
                    break;
                }

                else if(board[b2x][b2y] == '#'){
                    b2x = b2x - dx[dir];
                    b2y = b2y - dy[dir];
                    break;
                }
            }

            while(true){
                r2x = r2x + dx[dir];
                r2y = r2y + dy[dir];

                if(board[r2x][r2y] == 'O'){
                    r2g = true;
                    break;
                }

                else if(board[r2x][r2y] == '#'||(b2x == r2x && b2y == r2y)){
                    r2x = r2x - dx[dir];
                    r2y = r2y - dy[dir];
                    break;
                }
            }
        }

        return new Point(r2x,r2y,b2x,b2y,r2g,b2g);
    }

    // L R U D
}
class Point{
    int rx;
    int ry;
    int bx;
    int by;

    boolean rg;
    boolean bg;
    ArrayList<Character> move;

    Point(int rx,int ry,int bx,int by,boolean rg,boolean bg){
        this.rx = rx;
        this.ry = ry;
        this.bx = bx;
        this.by = by;
        this.rg = rg;
        this.bg = bg;
        move = new ArrayList<>();
    }
}