백준 7569: 토마토 - BFS(파이썬)

토마토 성공

7569번: 토마토

문제

철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자모양 상자의 칸에 하나씩 넣은 다음, 상자들을 수직으로 쌓아 올려서 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 토마토에 인접한 곳은 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 여섯 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,N과 쌓아올려지는 상자의 수를 나타내는 H가 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M ≤ 100, 2 ≤ N ≤ 100, 1 ≤ H ≤ 100 이다. 둘째 줄부터는 가장 밑의 상자부터 가장 위의 상자까지에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 하나의 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 각 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토들의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0 은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다. 이러한 N개의 줄이 H번 반복하여 주어진다.

토마토가 하나 이상 있는 경우만 입력으로 주어진다.

출력

여러분은 토마토가 모두 익을 때까지 최소 며칠이 걸리는지를 계산해서 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1을 출력해야 한다.

 

내 코드

import sys
from collections import deque

def bfs():
    while save:
        z,x,y=save.popleft()

        yesterday=tomato[z][x][y] #다음 익을 토마토들에 대해 yesterday.

        for i in range(3): #z 변화율: 3가지
            for j in range(4): #x,y 변화율: 4가지
                nz=z+dz[i]

                if i==1: #같은 층일 때만 상하좌우 이웃 가능.
                    nx=x+dx[j]
                    ny=y+dy[j]
                else: #다른 층이면 위아래로만 붙어있어야 됨!
                    nx=x
                    ny=y
            
                if nz<0 or nz>=h or nx<0 or nx>=n or ny<0 or ny>=m: #좌표 범위 밖이면 불가.
                    continue

                if tomato[nz][nx][ny]==0: #안 익은 토마토에 대해서만 가능.
                    save.append([nz,nx,ny]) #안 익은 토마토를 save에 넣고,
                    tomato[nz][nx][ny]=yesterday+1 #이전에 익은 토마토 날짜+1로 값을 세팅! (여기가 중요)


#메인 코드 부분       
#가로m 세로n 높이 h
m,n,h=map(int,sys.stdin.readline().split())


dz=[-1,0,1] #z값은 아래층, 같은층, 위층 가능
dx=[-1,0,1,0] #x,y는 북동남서 세팅
dy=[0,1,0,-1]


tomato=[]
for i in range(h):
    tomato.append([])
    for j in range(n):
        tomato[i].append(list(map(int,sys.stdin.readline().split())))


#우선, 처음부터 익어있는 토마토들을 save에 저장!
save=deque()
for i in range(h):
    for j in range(n):
        for k in range(m):
            if tomato[i][j][k]==1: #익은 토마토들의 좌표 저장.
                save.append([i,j,k])

#save에 있는 익은 토마토들을 베이스로 bfs 시작!
bfs()

answer=0 #처음부터 다 익어있으면 0일 걸림(최소값)
for i in range(h):
    for j in range(n):
        for k in range(m):
            answer=max(answer,tomato[i][j][k]) #일수 중 가장 컸을 때가 다 익었을 시점임
            if tomato[i][j][k]==0: #0이 하나라도 있으면 다 못 익은 상황이므로 print(-1)후 종료.
                print(-1)
                exit(0)

print(answer-1) #처음부터 익은 토마토가 1로 세팅되어 있었으므로 1을 빼야 진정한 일 수가 나온다.

 

풀이 및 접근)

- 이전에 풀었던 2차원의 토마토 문제에서 한 차원이 추가된 3차원 토마토 문제이다.

- z축에 대한 변화율 [-1, 0, 1]을 추가하여 문제에 적용했다. 특히, 같은 층에서만 북동남서 이웃이 가능하므로 변화율이 0일 때만 x, y를 변경하게 하였다.

- 토마토가 익는 상황은 동시에 일어나는 상황이기 때문에 처음에 우선 익은 토마토들을 일단 다 넣어놓고, 그것들에 대해서 BFS를 시작한다.

- 그러고나면 일 수를 카운팅 하는데에 고민이 생기는데, 처음에는 while True: 문 안에 모든 좌표를 돌 수 있는 for문을 넣고 모든 좌표를 다 돌면 다시 처음부터 체크를 하는 방법을 생각했다. 하지만 이러면 시간초과가 나게된다.

- 그래서 다시 예전에 풀었던 토마토 문제를 보고 방법을 다시 기억해 냈다. 미로 문제에서와 마찬가지로 주변의 값들에 +1을 해가면서 일 수를 카운팅 하는 것이었다. 이 때 유의할 점은 첫 익은 토마토가 1로 세팅되어 있으므로, 원하는 정확한 일 수를 구하기 위해서는 마지막에 -1을 해줘야 한다.

- 이것들 외에는 여느 BFS 문제와 크게 다를 것이 없다. 약간의 다른점은, 익은 토마토들에 대해서만 BFS를 하므로 따로 방문처리를 해 줄 필요가 없다. 이미 익은 토마토들은 1 이상의 값을 가져서 이것으로 방문에 대한 여부를 저절로 따질 수 있다.