[백준 7576] 토마토 - C++ (BFS풀이)

토마토

문제

철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자 모양 상자의 칸에 하나씩 넣어서 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 토마토의 인접한 곳은 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 네 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,N이 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M,N ≤ 1,000 이다. 둘째 줄부터는 하나의 상자에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 하나의 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다.

토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.

출력

여러분은 토마토가 모두 익을 때까지의 최소 날짜를 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.

---

예제 입력 1

6 4
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1

예제 출력 1

8

---

예제 입력 2

6 4
0 -1 0 0 0 0
-1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1

예제 출력 2

-1

---

너비 우선 탐색(BFS)

루트 노드에 바로 직접 인접한 분기들 먼저 전부 방문하고, 분기들의 직속 자식 노드들을 방문하는 방법입니다.
그래서 넓게 방문한다고 불립니다.
가장 인접한 노드들을 최우선적으로 방문하기 때문에 최단거리 구하는 문제에 적합합니다.
아래는 DFS로 탐색하는 순서입니다. 정점에 쓰여져 있는 숫자는 n번째, 즉 순서를 의미합니다.

BFS 구현

너비 후선 탐색은 큐로 구현할수 있습니다. 큐는 FIFO(First in, First out) 먼저 넣어준것을 먼저 출력하는 자료구조를 가지고 있습니다.
루트 노드에 가장 가까이 인접한 노드들을 먼저 입력해서 가장 인접한 노드들을 우선적으로 탐색합니다.

---

예시코드 (C++)

void bfs(int start)
{
    queue<int> q;
    q.push(start);
    visited[start] = true;
    while (!q.empty())
    {
        int node = q.front();
        q.pop();
        cout << node << " ";
        for (int i = 0; i < adjacent[node].size(); i++)
        {
            int child = adjacent[node][i];
            if (!visited[child])
            {
                q.push(child);
                visited[child] = true;
            }
        }
    }
}

---

C++ 코드

맨먼저 토마토의 정보를 저장한 행렬 box의 모든 원소를 탐색해서 상한 토마토를 찾고, 그 토마토의 x,y좌료를 이용해서 구조체를 이용해서 큐에 넣습니다. (걸린시간 time은 기본값이 0이므로 자동으로 x,y,0으로 저장됩니다.)

큐에서 하나식 뽑아서 인접(상하좌우)한 노드(토마토)에 bfs 탐색을 하고, 탐색할때마다 새 토마토의 좌표와 시간을 큐에 넣습니다.

시간은 당연히, 자식노드가 부모노드의 시간 + 1 으로 저장을 해서 다 썩는데 걸리는 시간을 처리합니다.

 

bfs탐색 끝나고는, 전체 box행렬을 탐색해서 안썩은 토마토가 있는지 여부를 검사하고 알맞은 값을 반환하고, 그 반환값을 출력합니다.

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
#define endl "\n"

using namespace std;

struct Tomato {
    int x;
    int y;
    int time;
    Tomato(int x, int y, int time = 0) : x(x), y(y), time(time) {}
};

queue<Tomato> q;
int boxWidth, boxHeight;
vector<vector<int>> box;

bool isInside(int x, int y) {
    return (x >= 0 && x < boxWidth && y >= 0 && y < boxHeight);
}

int bfs() {
	// 익는데 걸리는 시간
    int cnt = 0;
    while (!q.empty()) {
        Tomato ripe = q.front();
        q.pop();
        int dx[4] = {1, -1, 0, 0};
        int dy[4] = {0, 0, 1, -1};
        cnt = ripe.time;
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            int nx = ripe.x + dx[i];
            int ny = ripe.y + dy[i];
            if (isInside(nx, ny) && box[nx][ny] == 0) {
                q.push(Tomato(nx, ny, ripe.time + 1));
                box[nx][ny] = 1;
            }
        }
    }
    // 탐색 종료후 다 썩었는지 아닌지 검색
    for (int i = 0; i < boxWidth; ++i) {
        for (int j = 0; j < boxHeight; ++j) {
            if (box[i][j] == 0)
            	// bfs 탐색 종료후에도 안썩은게 있으면 -1 반환
                return -1;
        }
    }
    // 다 썩었으면 총 걸린 시간 반환
    return cnt;
}

int main() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);
    
    cin >> boxWidth >> boxHeight;
    box.resize(boxWidth, vector<int>(boxHeight));
    for (int i = 0; i < boxHeight; ++i) {
        for (int j = 0; j < boxWidth; ++j) {
            cin >> box[j][i];
            if (box[j][i] == 1) {
                q.push(Tomato(j, i));
            }
        }
    }
    cout << bfs() << endl;
    
    return 0;
}