[BFS] 게임 맵 최단거리

1.  문제 설명

ROR 게임은 두 팀으로 나누어서 진행하며, 상대 팀 진영을 먼저 파괴하면 이기는 게임입니다. 따라서, 각 팀은 상대 팀 진영에 최대한 빨리 도착하는 것이 유리합니다.

지금부터 당신은 한 팀의 팀원이 되어 게임을 진행하려고 합니다. 다음은 5 x 5 크기의 맵에, 당신의 캐릭터가 (행: 1, 열: 1) 위치에 있고, 상대 팀 진영은 (행: 5, 열: 5) 위치에 있는 경우의 예시입니다.

위 그림에서 검은색 부분은 벽으로 막혀있어 갈 수 없는 길이며, 흰색 부분은 갈 수 있는 길입니다. 캐릭터가 움직일 때는 동, 서, 남, 북 방향으로 한 칸씩 이동하며, 게임 맵을 벗어난 길은 갈 수 없습니다.
아래 예시는 캐릭터가 상대 팀 진영으로 가는 두 가지 방법을 나타내고 있습니다.

• 첫 번째 방법은 11개의 칸을 지나서 상대 팀 진영에 도착했습니다.

• 두 번째 방법은 15개의 칸을 지나서 상대팀 진영에 도착했습니다.

위 예시에서는 첫 번째 방법보다 더 빠르게 상대팀 진영에 도착하는 방법은 없으므로, 이 방법이 상대 팀 진영으로 가는 가장 빠른 방법입니다.

만약, 상대 팀이 자신의 팀 진영 주위에 벽을 세워두었다면 상대 팀 진영에 도착하지 못할 수도 있습니다. 예를 들어, 다음과 같은 경우에 당신의 캐릭터는 상대 팀 진영에 도착할 수 없습니다.

게임 맵의 상태 maps가 매개변수로 주어질 때, 캐릭터가 상대 팀 진영에 도착하기 위해서 지나가야 하는 칸의 개수의 최솟값을 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요. 단, 상대 팀 진영에 도착할 수 없을 때는 -1을 return 해주세요.

2. 제한사항

• maps는 n x m 크기의 게임 맵의 상태가 들어있는 2차원 배열로, n과 m은 각각 1 이상 100 이하의 자연수입니다.
  • n과 m은 서로 같을 수도, 다를 수도 있지만, n과 m이 모두 1인 경우는 입력으로 주어지지 않습니다.
• maps는 0과 1로만 이루어져 있으며, 0은 벽이 있는 자리, 1은 벽이 없는 자리를 나타냅니다.
• 처음에 캐릭터는 게임 맵의 좌측 상단인 (1, 1) 위치에 있으며, 상대방 진영은 게임 맵의 우측 하단인 (n, m) 위치에 있습니다.

3. 입출력예

maps	answer
[[1,0,1,1,1],[1,0,1,0,1],[1,0,1,1,1],[1,1,1,0,1],[0,0,0,0,1]]	11
[[1,0,1,1,1],[1,0,1,0,1],[1,0,1,1,1],[1,1,1,0,0],[0,0,0,0,1]]	-1

입출력 예 #1
주어진 데이터는 다음과 같습니다.

캐릭터가 적 팀의 진영까지 이동하는 가장 빠른 길은 다음 그림과 같습니다.

따라서 총 11칸을 캐릭터가 지나갔으므로 11을 return 하면 됩니다.

입출력 예 #2
문제의 예시와 같으며, 상대 팀 진영에 도달할 방법이 없습니다. 따라서 -1을 return 합니다.

4. 풀이(과정 or 최종)

대표적인 BFS, DFS 문제이다.

Solution 1 ( 성공 )

• 다음 움직임에 대하여 moving이라는 메소드에 move 배열값을 넣어서 표현해주었다.
• for문이 사용된다.!

import java.util.*;
class Maps{
    int x = 0; int y = 0;  // x,y 좌표
    int step = 1;  // 걸음수

    public Maps(int x, int y, int step){
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.step = step;
    }

	// 다음 움직임에 대한 인스턴스 생성
    Maps moving(int x, int y, int step) {return new Maps(x, y, step);}

    // 현재 인스턴스가 목표 위치인지 확인용
    public boolean equals(Maps obj) {return this.x == obj.x && this.y == obj.y;}
}
    
public int solution(int[][] maps) {

    Queue<Maps> queue = new LinkedList<>(); // BFS
    boolean[][] visited = new boolean[maps.length][maps[0].length]; // 방문 여부 확인용

    // 타겟 위치
    Maps target = new Maps(maps.length-1, maps[0].length-1, 0);
    // 시작 위치
    Maps start = new Maps(0, 0, 1);
    queue.add(start); 

    while(!queue.isEmpty()) {
        Maps now = queue.poll();

        // x가 행렬 범위 밖일때
        if(now.x < 0 || now.x > maps.length-1) continue;
        // y가 행렬 범위 밖일때
        if(now.y< 0 || now.y > maps[0].length-1) continue;
        // 방문 여부 확인
        if(visited[now.x][now.y]) continue;
        // 벽인지 확인
        if(maps[now.x][now.y] == 0 ) continue;

        // 다시 들리지 않기 위해 방문 값 변경
        visited[now.x][now.y] = true;
        
        // 현재 방문 위치가 목표 위치이면 return
        if(now.equals(target)) return now.step;

        // 왼쪽 , 오른쪽, 위, 아래
        int[][] move = { {0,-1}, {0,1}, {-1,0}, {1,0} };
        
        for(int i = 0; i<move.length; i++) {
            int nextX = now.x + move[i][0];
            int nextY = now.y + move[i][1];

            Maps m = now.moving(nextX, nextY, now.step+1);
            queue.add(m);
        }
    }

    return -1;
}

Solution 2 ( 성공 )

• 다음 움직임에 대하여 각각 메소드를 만들어 주었다. (right(), left(), up(), down())
• for문을 사용하지 않았다.!

import java.util.*;
class Maps{
    int x = 0; int y = 0;  // x,y 좌표
    int step = 1;  // 걸음수

    public Maps(int x, int y, int step){
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.step = step;
    }

    // 현재 인스턴스가 목표 위치인지 확인용
    public boolean equals(Maps obj) { return this.x == obj.x && this.y == obj.y; }
    
    // 움직임에 대한 메소드
    Maps right(){ return new Maps(x, y+1,this.step+1); }
    Maps left(){ return new Maps(x, y-1, this.step+1); }
    Maps down(){ return new Maps(x+1, y, this.step+1); }
    Maps up(){ return new Maps(x-1, y, this.step+1); }
}
    
public int solution(int[][] maps) {

    Queue<Maps> queue = new LinkedList<>(); // BFS
    boolean[][] visited = new boolean[maps.length][maps[0].length]; // 방문 여부 확인용

    // 타겟 위치
    Maps target = new Maps(maps.length-1, maps[0].length-1, 0);
    // 시작 위치
    Maps start = new Maps(0, 0, 1);
    queue.add(start); 

    while(!queue.isEmpty()) {
        Maps now = queue.poll();

        // x가 행렬 범위 밖일때
        if(now.x < 0 || now.x > maps.length-1) continue;
        // y가 행렬 범위 밖일때
        if(now.y< 0 || now.y > maps[0].length-1) continue;
        // 방문 여부 확인
        if(visited[now.x][now.y]) continue;
        // 벽인지 확인
        if(maps[now.x][now.y] == 0 ) continue;

        // 다시 들리지 않기 위해방문 값 변경
        visited[now.x][now.y] = true;
        
        // 현재 방문 위치가 목표 위치이면 return
        if(now.equals(target)) return now.step;

        // 각 메소드 실행
        queue.add(now.left());
        queue.add(now.right());
        queue.add(now.down());
        queue.add(now.up());
    }

    return -1;
}

 

5. 풀이 설명

BFS, DFS는 규칙이 있는것 같다.

1. 어떤 값을 Queue/Stack에 넣을 건지

2. 초기 값을 넣어주고

3. Queue/Stack 이 빌(empty) 때까지 조건문을 돈다

3-1. Queue/Stack을 빼서

3-2. continue 조건(넘어가는 조건) / break 조건(종료되는 조건) 등을 설정하고

3-3. Queue/Stack에 넣을 값을 작성

4. 더 이상 넣을 값이 없고, 뺄 값이 없거나, 종료 조건에 부합하면 조건문이 종료되고

5. 결과값을 반환한다.

6. 결과 

Solution 1

Solution 2

7. 마치며

• 처음에 x 좌표와 y좌표값을 헷갈려서 런타임 오류가 났었다. ㅠㅠ (x = maps.length, y=maps[0].length 인데 반대루 함)
• 테스트는 넘어갔는데 런타임 오류가 나니까 뭐가 틀린지도 모르고 한참 헤맸다.
• 확실히 for문은 없으면 없을수록 좋은것같다.
• 이 문제는 DFS로 풀면 틀린다. (풀 방법이 있을까?)
• 문제를 풀면서 한가지 방법이 아닌 2가지 이상의 솔루션을 내놓기로 결심했다.!!
• 하루에 한문제 풀기로 결심했다.!!!!