백준 7576번 - DFS와 BFS - 토마토

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

> 제한 조건

시간제한 : 1초
메모리 제한 : 256 MB

> 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.

 

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

> 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 ≤ 1,000이다. 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.

> 풀이

1. 인접 배열과 인접 리스트 중 어떤 것을 사용할 것인가?
   최대 노드 개수는 1000으로 1000 * 1000 * 4 byte가 128MB 이내이기 때문에
   인접 배열을 사용할 것이다.
   
   
2. 최소 일수를 구하고자 하기 때문에 BFS를 사용한다.
   
   
3. 현재 격자의 상하좌우 탐색
   배열을 사용하면 편하게 탐색이 가능하다.
   
   
4. 시작점이 여러 개일 경우 어떻게 처리할 것인가?
   종료조건이 없는 BFS 함수를 만들어서 반복문 내에서 호출을 통해 사용했다.
   Queue에 여러 개의 시작점을 넣는다.
   Queue에 저장된 데이터의 크기만큼, for문을 돌면서 bfs함수를 호출한다.
   (오늘 익을 수 있는 토마토들 -> 내일 익을 수 있는 토마토들)
   이를 통해 하루마다 익는 토마토를 고려할 수 있었다.
5. 방문 여부를 나타내는 배열이 필요할까? 
   어차피 토마토가 끝까지 익어야하기 때문에 이미 익은 토마토를 굳이 한번 더 방문할 필요가 없다고 생각했다.
   그래서 토마토가 덜 익은 경우에만 Queue에 삽입하도록 하고, 따로 방문 여부 배열을 사용하지 않았다.

> 코드

#include <stdio.h>
#include <fstream>
#include <queue>

using namespace std;

int M, N;

//방향 배열(좌, 우, 상, 하)
int directX[4] = {-1, 1, 0, 0};
int directY[4] = {0, 0, -1, 1};

int box[1000][1000];
queue<pair<int, int>> que;

void bfs() {
	int posX = que.front().first;
	int posY = que.front().second;
	que.pop();
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		int next_posX = posX + directX[i];
		int next_posY = posY + directY[i];
		//다음 좌표가 박스 내부인지 확인
		if (next_posX >= 0 && next_posX < N && next_posY >= 0 && next_posY < M) {
            int condition = box[next_posX][next_posY];
			//덜 익은 토마토인가?
            if (condition == 0) {
				que.push(make_pair(next_posX, next_posY));
				box[next_posX][next_posY] = 1;
			}
		}
	}
}

int main() {
	scanf("%d %d", &M, &N);

	//초기화
	while (!que.empty()) {
		que.pop();
	}

	for (int r = 0; r < N; r++) {
		for (int c = 0; c < M; c++) {
			scanf("%d", &box[r][c]);
			//시작 위치 저장
			if (box[r][c] == 1) {
				que.push(make_pair(r, c));
			}
		}
	}

	//각 시작 위치에서 동일한 속도로 탐색 시작
	int numStartingPos = que.size();
	for (int i = 0; i < numStartingPos; i++) {
		bfs();
	}
	
	int days = 0;
	while (!que.empty()) {
		days++;
		int numStartingPos = que.size();
        //날짜 별로 익는 토마토 판별
		for (int i = 0; i < numStartingPos; i++) {
			bfs();
		}
	}
	//덜 익은 토마토가 남아있는지 확인한다.
	int count = 0;
	for (int r = 0; r < N; r++) {
		for (int c = 0; c < M; c++) {
			if (box[r][c] == 0) {
				count++;
			}
		}
	}
	if (count != 0) {
    	//모든 토마토가 익는게 불가능한 경우
		days = -1;
	}
	printf("%d", days);
	return 0;
}