BOJ 13460 : 구슬 탈출 2

문제

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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

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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

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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.

 

 

풀이

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아... 이 문제 너무 어려워 ... ㅠ

너무 어려워서 간략한 해설 써봅니다. 

궁굼한 점은 댓글에 

 

< 사용자 정의 함수 >

1. gen : 4진수 변환기

2.  valid : 무의미한 이동을 하는 경우의 수 삭제

3. go : 공의 이동

4. ok : 경우의수 테스트

 

 

소스코드 설명은 주석으로 간략하게 달아 놓았습니다.

왜 만들었는지만 봅시다!

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1. gen

공이 움직일수 있는 방향은 4가지 입니다.

비트마스크를 사용하여 나타내기 위해서는 2진수를 사용해야 하는데요.

따라서 2비트를 사용하면 4가지의 방향을 모두 나타낼 수 있게 됩니다.

00, 01, 10 , 11

 

하지만 이걸 다시 십진수의 숫자로 바꿀필요가 있는데요.

00 - > 0

01 - > 1

10 -> 2

11 - > 3

 

이러한 역할을 해주는 것이 generator 함수입니다.

 

 

2. valid

 

예를들어 공이 오른쪽으로 이동하고

다시 왼쪽으로 이동하면

이건 그냥 왼쪽으로 한번 이동한거랑 다를게 없습니다.

 

 

또한 왼쪽으로 이동한후 같은방향인

왼쪽으로 다시 이동하는 것도 무의미합니다.

 

 

최소한의 이동만을 해야하기 때문이죠.

따라서 그러한 경우의 수를 체크하는 함수입니다.

 

 

3. ok

 

이건 넘겨받은 방향벡터 dir 을 그대로 수행하는 함수입니다.

일반적인 탐색함수라고 생각하면 됩니다.

 

여기서 포인트는 함수안에 while(1) 문이 있습니다.

다음과 같은 경우를 봅시다.

파란공을 먼저 왼쪽이동 하고

빨간공을 왼쪽으로 이동했다면

파란공은 제자리에 있을 겁니다.

이런 경우를 피하기 위해 while 문이 존제합니다.

 

 

4. go

 

방향변수 k 에 따라서 공을 이동시켜주는

직관적인 함수입니다.

 

주의해야할 부분은 변수와 if 문입니다.

 

변수의 주소를 가져옴으로써 직접적으로

변수에 값을 넣어주어야 합니다.

ex ) int &x

 

또한 첫번째 if 문은 ' . ' 을 입력받는 경우입니다.

저희가 ok 함수의 탐색과정에서 while 문을 사용해서

공을 이동시킵니다.

 

이때 공이 이미 들어간 경우에는 입력으로 ' . ' 이 들어오게 됩니다.

이경우까지 판단하는 것이 어려운 일입니다. 

이거 ㄹㅇ 개어려..ㅂ

 

 

코드

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#define LIMIT 10 // 최대 10회

using namespace std;
int dx[] = { 0, 0, 1, -1 };
int dy[] = { 1,-1,0,0 };
int n, m;

// 4진수 변환기
vector<int> gen(int k) {
	vector<int> a(LIMIT);
	for (int i = 0; i < LIMIT; i++) {
		a[i] = (k & 3); //3 = Bx11
		k >>= 2; // 2비트 삭제
	}
	return a;
}

// 무의미한 이동을 하는지 판단
bool valid(vector<int> &dir) {
	int l = dir.size();
	for (int i = 0; i + 1 < l; i++) {
		if (dir[i] == 0 && dir[i + 1] == 1) return false;
		if (dir[i] == 1 && dir[i + 1] == 0) return false;
		if (dir[i] == 2 && dir[i + 1] == 3) return false;
		if (dir[i] == 3 && dir[i + 1] == 2) return false;
		if (dir[i] == dir[i + 1]) return false;
	}
	return true;
}

// 공 이동시키기
// Point : 좌표와 벡터의 주소를 포인팅함으로써
// 결과 값을 직접적으로 바꿔준다. ex) int &x
pair< bool , bool > go(int k, int &x, int &y ,vector< string > &s) {
	if (s[x][y] == '.') return make_pair(false, false);
	// 공이 이미 골인했다면 . 이 입력된다.
	int moved = false; // 이동했는지 

	while (1) {
		int nx = x + dx[k];
		int ny = y + dy[k];

		if (nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny >= m)
			return make_pair(moved, false);
		if (s[nx][ny] == '.') {
			swap(s[nx][ny], s[x][y]);
			moved = true;
			x = nx;
			y = ny;
		}
		else if (s[nx][ny] == 'R' || s[nx][ny] == 'B') {
			return make_pair(moved, false);
		}
		else if (s[nx][ny] == 'O') {
			moved = true;
			s[x][y] = '.';
			return make_pair(moved, true);
		}
		else {
			return make_pair(moved, false);
		}

	}
	return make_pair(false, false);

}

// 실질적인 탐색
// &dir 에 주의
int ok(vector<int> &dir, vector< string > s) {
	// 각각의 현위치를 체크
	int hx, hy, rx, ry, bx, by;
	rx = ry = hx = hy = bx = by = -1;
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		for (int j = 0; j < m; j++) {
			if (s[i][j] == 'O') {
				hx = i;
				hy = j;
			}
			else if (s[i][j] == 'B') {
				bx = i;
				by = j;
			}
			else if (s[i][j] == 'R') {
				rx = i;
				ry = j;
			}		
		}
	}
	int cnt = 0;
	for (int k : dir) {
		cnt++;
		bool hole1 = false, hole2 = false;
		while (1) {
			auto red = go(k, rx, ry, s);
			auto blue = go(k, bx, by, s);
			if (red.first == false && blue.first == false) {
				break;
			}// 충분히 움직였다면 그만

			if (red.second ) hole1 = true; // 빨간공 골		 
			if (blue.second ) hole2 = true; // 파란공 골
		}
		if (hole2 ) return -1;
		if (hole1 ) return cnt;
	}
	// 10번 초과한 경우
	return -1;
}

int main() {


	cin >> n >> m;
	vector< string > s(n);
	for (int i = 0; i < n; i++) {
		cin >> s[i];
	}
	int ans = -1;
	// 모든 경우의 수 4^10 = 2^20
	for (int k = 0; k < (1<<(LIMIT*2)); k++) {
		vector<int> dir = gen(k);
		if (!valid(dir)) continue;
		int cur = ok(dir, s);
		if (cur == -1) continue;
		if (ans == -1 || cur < ans) ans = cur;		
	}
	cout << ans << '\n';
	return 0;
}