문제

차세대 영농인 한나는 강원도 고랭지에서 유기농 배추를 재배하기로 하였다. 농약을 쓰지 않고 배추를 재배하려면 배추를 해충으로부터 보호하는 것이 중요하기 때문에, 한나는 해충 방지에 효과적인 배추흰지렁이를 구입하기로 결심한다. 이 지렁이는 배추근처에 서식하며 해충을 잡아 먹음으로써 배추를 보호한다. 특히, 어떤 배추에 배추흰지렁이가 한 마리라도 살고 있으면 이 지렁이는 인접한 다른 배추로 이동할 수 있어, 그 배추들 역시 해충으로부터 보호받을 수 있다. 한 배추의 상하좌우 네 방향에 다른 배추가 위치한 경우에 서로 인접해있는 것이다.

한나가 배추를 재배하는 땅은 고르지 못해서 배추를 군데군데 심어 놓았다. 배추들이 모여있는 곳에는 배추흰지렁이가 한 마리만 있으면 되므로 서로 인접해있는 배추들이 몇 군데에 퍼져있는지 조사하면 총 몇 마리의 지렁이가 필요한지 알 수 있다. 예를 들어 배추밭이 아래와 같이 구성되어 있으면 최소 5마리의 배추흰지렁이가 필요하다. 0은 배추가 심어져 있지 않은 땅이고, 1은 배추가 심어져 있는 땅을 나타낸다.

1012번: 유기농 배추

입력

입력의 첫 줄에는 테스트 케이스의 개수 T가 주어진다. 그 다음 줄부터 각각의 테스트 케이스에 대해 첫째 줄에는 배추를 심은 배추밭의 가로길이 M(1 ≤ M ≤ 50)과 세로길이 N(1 ≤ N ≤ 50), 그리고 배추가 심어져 있는 위치의 개수 K(1 ≤ K ≤ 2500)이 주어진다. 그 다음 K줄에는 배추의 위치 X(0 ≤ X ≤ M-1), Y(0 ≤ Y ≤ N-1)가 주어진다. 두 배추의 위치가 같은 경우는 없다.

출력

각 테스트 케이스에 대해 필요한 최소의 배추흰지렁이 마리 수를 출력한다.

배열을 순회하다가 지렁이를 한 마리씩 뿌리고 지렁이가 먹이를 다 먹으면 다음으로 발견된 1에서 다시 지렁이를 놓고 먹이를 먹이는 식으로 해결했다. 지렁이가 먹이를 먹는 함수를 만들고 상하좌우에 재귀를 이용해서 함수를 뿌리는 식으로 구현했다.

잘 돌아가는 코드인데 재귀 오류가 나서 보니 백준에선 재귀 제한이 있다고 한다. 재귀 제한을 푸는 방법을 써야 재귀 오류가 나지 않는다.

재귀를 사용하면 재귀가 재귀를 불러서 재귀가 다른 재귀를 부르지 않고 값을 반환할 때 까지 재귀의 깊이가 깊어지기 때문에 이것을 깊이 우선 탐색이라고 할 수 있다. 배추가 이어진 끝까지 들어가서 문제를 해결하기 때문이다.

import sys
sys.setrecursionlimit(10**6)#재귀 제한 풀기

def eat(field_arr, x, y):
    # 밭을 벗어나거나 배추가 없거나 이미 먹은 곳(0인 곳) 만나면 끝남.
    if y < 0 or y >= len(field_arr) or x < 0 or x >= len(field_arr[0]) or field_arr[y][x] == 0:
        return

    # 먹은 곳을 0으로 표시
    field_arr[y][x] = 0

    # 아기 지렁이를 사방에 뿌리기
    eat(field_arr, x, y + 1)
    eat(field_arr, x, y - 1)
    eat(field_arr, x + 1, y)
    eat(field_arr, x - 1, y)

def count_worms(field):#배추가 발견되면 먹이고 다 먹으면 다시 배추찾기
    if not field:
        return 0
    count = 0 
    for y in range(len(field)):
        for x in range(len(field[0])):
            if field[y][x] == 1:
                eat(field, x, y)
                count += 1
    return count # 몇 번먹었는지 알려주기 

T = int(sys.stdin.readline())
for i in range(T):
    M, N, K = map(int, sys.stdin.readline().split())
    field = [[0 for _ in range(M)] for _ in range(N)]
    for xy in range(K):
        x, y = map(int, sys.stdin.readline().split())
        field[y][x] = 1
    # 지렁이 수 계산
    print(count_worms(field))

재귀 오류 없이 풀기 위해서는 반복문으로 문제를 해결해야 했는데 해야 할 일을 순차적으로 기억하는 큐로 작업 대기열을 만들었다.

import sys
from collections import deque

def bfs_eat(field_arr, start_x, start_y):
    queue = deque([(start_x, start_y)])

    while queue:
        x, y = queue.popleft()#큐에서 먹이좌표 꺼내기
        # 현재 위치에서 사방 탐색
        for dx, dy in [(1, 0), (-1, 0), (0, 1), (0, -1)]:
            nx, ny = x + dx, y + dy
            # 밭을 벗어나거나 배추가 없거나 이미 먹은 곳(0인 곳) 만나면 무시
            if ny < 0 or ny >= len(field_arr) or nx < 0 or nx >= len(field_arr[0]) or field_arr[ny][nx] == 0:
                continue
            # 먹은 곳을 0으로 표시
            field_arr[ny][nx] = 0
            queue.append((nx, ny))#새로 만난 곳을 작업 큐에 넣기

def count_worms(field):
    if not field:
        return 0
    count = 0
    for y in range(len(field)):
        for x in range(len(field[0])):
            if field[y][x] == 1:
                bfs_eat(field, x, y)
                count += 1
    return count

T = int(sys.stdin.readline())
for i in range(T):
    M, N, K = map(int, sys.stdin.readline().split())
    field = [[0 for _ in range(M)] for _ in range(N)]
    for xy in range(K):
        x, y = map(int, sys.stdin.readline().split())
        field[y][x] = 1
    # 지렁이 수 계산
    print(count_worms(field))

DFS는 스택이나 재귀를 사용하여 가장 깊은 노드를 먼저 탐색하는 반면, BFS는 큐를 사용하여 가장 가까운 노드부터 순차적으로 탐색합니다.

이 과정에서 스택과 큐에 대해 공부해보기로 했다.

그래서….

자료구조 구현 in Python

을 공부했다.

그리고 응용 문제를 발견해서 풀어보았다.

from collections import deque

def ripe_days(M, N, box):
    movements = [(0, 1), (1, 0), (0, -1), (-1, 0)]  # 상, 하, 좌, 우
    queue = deque()
    total_tomatoes = 0
    riped_tomatoes = 0

    # 초기 익은 토마토의 위치를 큐에 삽입하고, 토마토의 총 개수를 계산
    for i in range(N):
        for j in range(M):
            if box[i][j] == 1:
                queue.append((i, j))
                riped_tomatoes += 1
            if box[i][j] != -1:
                total_tomatoes += 1

    days = 0
    while queue:#몇 일이 지났나 살펴볼까요?
        for _ in range(len(queue)):
            x, y = queue.popleft()
            for dx, dy in movements:
                nx, ny = x + dx, y + dy
                if 0 <= nx < N and 0 <= ny < M and box[nx][ny] == 0:
                    box[nx][ny] = 1
                    riped_tomatoes += 1
                    queue.append((nx, ny))
        days += 1

    if riped_tomatoes == total_tomatoes:
        return days - 1  # 마지막 날에는 추가 익은 토마토가 없으므로 하루를 빼줌
    else:
        return -1  # 모든 토마토가 익지 못하는 경우
    
import sys
M,N=map(int,input().split())
box = [[int(x) for x in y.split()] for y in sys.stdin.readlines()]
if sum([sum([z**2 for z in line])for line in box])==M*N:
    print(0)
else:
    print(ripe_days(M, N, box))

코드 분석

1. 입력 처리:
   • M, N: 상자의 가로(M)와 세로(N) 크기를 입력받습니다.
   • box: NxM 크기의 2차원 리스트로, 토마토의 상태를 저장합니다. 여기서 **1**은 익은 토마토, **0**은 익지 않은 토마토, **1**은 토마토가 없는 공간을 나타냅니다.
2. ripe_days 함수:
   • 이 함수는 상자 안의 토마토가 모두 익는 데 걸리는 일수를 계산합니다.
   • movements: 상, 하, 좌, 우로 이동할 수 있는 방향을 나타내는 튜플의 리스트입니다.
   • queue: BFS 탐색을 위한 큐를 초기화합니다.
   • **total_tomatoes**와 **riped_tomatoes**는 각각 상자 안의 토마토 총 개수와 이미 익은 토마토의 개수를 추적합니다.