백준 13460: 구슬탈출2(C언어)

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.

입력

첫 번째 줄에는 보드의 세로, 가로 크기를 의미하는 두 정수 N, M (3 ≤ N, M ≤ 10)이 주어진다.

다음 N개의 줄에 보드의 모양을 나타내는 길이 M의 문자열이 주어진다. 이 문자열은 '.', '#', 'O', 'R', 'B' 로 이루어져 있다.

'.'은 빈 칸을 의미하고, '#'은 공이 이동할 수 없는 장애물 또는 벽을 의미하며, 'O'는 구멍의 위치를 의미한다.

'R'은 빨간 구슬의 위치, 'B'는 파란 구슬의 위치이다. 입력되는 모든 보드의 가장자리에는 모두 '#'이 있다.

구멍의 개수는 한 개 이며, 빨간 구슬과 파란 구슬은 항상 1개가 주어진다.

출력

최소 몇 번 만에 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 출력한다. 

만약, 10번 이하로 움직여서 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 없으면 -1을 출력한다.

문제풀이

위의 내용을 정리해보면

1. '.'은 빈 칸,  '#'은 벽,  'O'는 구멍, 'R'은 빨간 구슬,  'B'는 파란 구슬

2. 파란 구슬은 구멍으로 나오지 않고, 빨간 구슬만 구멍으로 나오는 최소 횟수를 구하라.

3. 격자의 크기 N, M (3 ≤ N, M ≤ 10)를 입력 받는다.

4. 격자 크기에 맞는 문자열을 입력 받는다.

5. 구슬 이동 -> 조건에 맞는지 체크

최종적으로 5번을 반복해줘서 최종 최솟값이 나오는 때를 구하면 된다.

 

이 문제는 모든 경우의 수를 돌아볼 필요는 없기 때문에 BFS 방식으로 최솟값을 구하면 된다.
BFS 방식은 큐를 활용하여 진행하면 된다는 점을 떠올리면 된다. 큐 자체도 따로 배열을 생성하여 활용해 줬다.

큐 같은 경우는 2차원 배열로 구슬들이 한번 이동할 때마다 MARBLES의 값을 순서대로 넣어서 큐에 추가해 줬다.
move()에서 반복을 해줄 때 핵심은 구슬이 한쪽 방향으로 벽이나 구멍을 만날 때까지 이동을 시키고, 만약 R, B가 같은 위치에
있게 된다면, 어떤 구슬이 더 많이 움직였는가를 따져서 더 많이 움직인 공을 한 칸 뒤로 움직이면 겹치기 전의 위치가 나온다.
또한 visit 4차원 배열을 생성해서 격자의 크기가 한정되어 있으니 앞에서부터 (R_X, R_Y, B_X, B_Y) 의 위치를 인덱스 값으로
생각하고 만들어서 그 위치의 인덱스 값에 1이면 방문했던 적이 있는 거고, 0이면 방문을 안한 것으로 체크해 줬다.
메인 함수는 격자 생성, 입력, 구슬 초기 위치 입력과 move() 함수를 불러오는 역할만 했다.

최종코드

#include<stdio.h>
#include<math.h> // abs 절대값 사용

// 구슬 위치, 이동 횟수
typedef struct _MARBLES {
	int red_x, red_y, blue_x, blue_y, count;
}MARBLES;

MARBLES first;

int n, m;
char arr[11][11];
// 상하좌우
const int dx[4] = { -1, 1, 0, 0 };
const int dy[4] = { 0, 0, -1, 1 };

// 큐 생성
int queue[100][5];
int queue_count = 0;
void push(MARBLES data) {
	queue[queue_count][0] = data.red_x;
	queue[queue_count][1] = data.red_y;
	queue[queue_count][2] = data.blue_x;
	queue[queue_count][3] = data.blue_y;
	queue[queue_count][4] = data.count;
	queue_count++;
	return;
}
void pop() {
	if (queue_count == 0) return;
	for (int i = 0; i < queue_count; i++) {
		for (int j = 0; j < 5; j++) {
			queue[i][j] = queue[i + 1][j];
		}
	}
	queue_count--;
	return;
}
MARBLES front(MARBLES data) {
	if (queue_count == 0) return;
	data.red_x = queue[0][0];
	data.red_y = queue[0][1];
	data.blue_x = queue[0][2];
	data.blue_y = queue[0][3];
	data.count = queue[0][4];
	return data;
}

// bfs 방식의 구슬 이동
int move() {
	int visit[10][10][10][10] = { 0, };
	visit[first.red_x][first.red_y][first.blue_x][first.blue_y] = 1;
	int answer = -1;
	while (queue_count != 0) {
		MARBLES data = { 0, };
		data = front(data), pop();
		if (data.count > 10) break;
		if (arr[data.red_x][data.red_y] == 'O' && arr[data.blue_x][data.blue_y] != 'O') {
			answer = data.count;
			break;
		}
		for (int dir = 0; dir < 4; dir++) {
			int red_nx = data.red_x;
			int red_ny = data.red_y;
			int blue_nx = data.blue_x;
			int blue_ny = data.blue_y;
			// 빨간 구슬 이동
			while (1) {
				// 벽이거나 구멍이 아니면
				if (arr[red_nx][red_ny] != '#' && arr[red_nx][red_ny] != 'O') {
					red_nx += dx[dir], red_ny += dy[dir];
				}
				else {
					// 벽을 만났을 때만 위치 1 빼줌
					if (arr[red_nx][red_ny] == '#') {
						red_nx -= dx[dir], red_ny -= dy[dir];
					}
					break;
				}
			}
			// 파란 구슬 이동
			while (1) {
				// 벽이거나 구멍이 아니면
				if (arr[blue_nx][blue_ny] != '#' && arr[blue_nx][blue_ny] != 'O') {
					blue_nx += dx[dir], blue_ny += dy[dir];
				}
				else {
					// 벽을 만났을 때만 위치 한칸 뒤로
					if (arr[blue_nx][blue_ny] == '#') {
						blue_nx -= dx[dir], blue_ny -= dy[dir];
					}
					break;
				}
			}
			// 두 구슬이 같은 위치에 있는 경우
			if (red_nx == blue_nx && red_ny == blue_ny) {
				// 두 구슬이 동시에 구멍으로 나간 경우 제외
				if (arr[red_nx][red_ny] != 'O') {
					int red_abs = abs(red_nx - data.red_x) + abs(red_ny - data.red_y);
					int blue_abs = abs(blue_nx - data.blue_x) + abs(blue_ny - data.blue_y);
					if(red_abs > blue_abs) red_nx -= dx[dir], red_ny -= dy[dir];
					else blue_nx -= dx[dir], blue_ny -= dy[dir];
				}
			}
			// 방문했는지 체크
			if (visit[red_nx][red_ny][blue_nx][blue_ny] == 0) {
				visit[red_nx][red_ny][blue_nx][blue_ny] = 1;
				MARBLES next;
				next.red_x = red_nx;
				next.red_y = red_ny;
				next.blue_x = blue_nx;
				next.blue_y = blue_ny;
				next.count = data.count + 1;
				push(next);
			}
		}
	}
	return answer;
}

int main() {
	scanf("%d %d", &n, &m);
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		scanf("%s", arr[i]);
	}
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		for (int j = 0; j < m; j++) {
			if (arr[i][j] == 'R') first.red_x = i, first.red_y = j;
			if (arr[i][j] == 'B') first.blue_x = i, first.blue_y = j;
		}
	}
	first.count = 0;
	push(first);
	int answer = move();
	printf("%d\n", answer);
	return 0;
}