[Algorithm] 백준 7576번 토마토 (Java)

1년 동안 안했던 알고리즘 공부 다시 시작..!!
그전까지는 Python으로 알고리즘을 풀었는데 이제 Java로 바꿔서 풀 예정!
개인적으로 그래프 탐색이 어려워서 계속 외면했는데 이제 열심히 풀어보려고 한다...!
첫 문제는 그래프 탐색 시작하기 가장 좋은 백준의 토마토 문제!

https://www.acmicpc.net/problem/7576

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

예제 입력 3

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

예제 출력 3

6

예제 입력 4

5 5
-1 1 0 0 0
0 -1 -1 -1 0
0 -1 -1 -1 0
0 -1 -1 -1 0
0 0 0 0 0

예제 출력 4

14

예제 입력 5

2 2
1 -1
-1 1

예제 출력 5

0

풀이

설명

• dx, dy : 상하좌우 계산할 배열
• tomatos에 입력받은 토마토들의 상태를 추가한다.
• queue에 다 익은 토마토들의 위치를 추가한다.
• BFS를 돌면서 익은 토마토들의 상하좌우를 다 검사해서 만일 그 값이 0이면 안익은 토마토이기 때문에 현재 익은 토마토의 상태 값에 1을 더한다.
  • 익은 토마토는 1로 표시하는데 현재 익은 토마토의 값에 1을 더함으로써 day를 같이 계산해준다.
• 해당 토마토도 익은 토마토가 되어서 그 주변도 검사해야하기 때문에 queue에 해당 토마토의 위치를 추가한다.
• 만일 상하좌우의 값이 0보다 작거나 범위를 넘어가면 다음 방향의 값을 계산한다.
• 다 검사하고 안익은 토마토가 1개라도 있으면 -1을 반환한다.
• 다 익었으면 토마토들을 돌면서 가장 큰 day 값에서 1을 빼서 반환한다.
  • 가장 큰 값이 토마토가 다 익는데 걸린 날짜이다.
  • 1을 빼는 이유는 처음 기준이 되는 익은 토마토의 값이 1인데 해당 토마토는 원래 익어있던 토마토로 day를 0계산하기 때문이다.

코드

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

public class bj_7576 {
	private static int N, M;
	private static int[][] tomatos;
	
	private static Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();
	
	private static int[] dx = {-1, 1, 0, 0};
	private static int[] dy = {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(), " ");
		
		M = Integer.parseInt(st.nextToken());
		N = Integer.parseInt(st.nextToken());
		
		tomatos = new int[N][M];
		
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine(), " ");
			for (int j = 0; j < M; j++) {
				tomatos[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
				
				if(tomatos[i][j] == 1) {
					queue.offer(new int[] {i, j});
				}
			}
		}
		
		System.out.println(bfs());
	}
	
	private static int bfs() {
		while(!queue.isEmpty()) {
			int [] ripeTomato = queue.poll();
			int tx = ripeTomato[0];
			int ty = ripeTomato[1];
			
			for (int i = 0; i < 4; i++) {
				int nx = tx + dx[i];
				int ny = ty + dy[i];
				
				if(nx < 0 || ny < 0 || nx >= N || ny >= M) continue;
				
				if(tomatos[nx][ny] == 0) {
					tomatos[nx][ny] = tomatos[tx][ty] + 1;
					queue.add(new int[] {nx, ny});
				}
			}
		}
		
		int max = Integer.MIN_VALUE;
		
		if(checkZero()) {
			return -1;
		} else {
			for (int i = 0; i < N; i++) {
				for (int j = 0; j < M; j++) {
					if(max < tomatos[i][j]) max = tomatos[i][j] - 1; 
				}
			}
		}
		
		return max;
	}
	
	// 덜 익은 토마토가 있는지 확인하는 메소드
	// 하나라도 덜 익었으면 true, 다 익었으면 false
	private static boolean checkZero() {
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < M; j++) {
				if(tomatos[i][j] == 0) return true;
			}
		}
		return false;
	}
}