[백준] 21608. 상어 초등학교 (Java, 자바)

https://www.acmicpc.net/problem/21608

21608번: 상어 초등학교

 

문제

상어 초등학교에는 교실이 하나 있고, 교실은 N×N 크기의 격자로 나타낼 수 있다. 학교에 다니는 학생의 수는 N2명이다. 오늘은 모든 학생의 자리를 정하는 날이다. 학생은 1번부터 N2번까지 번호가 매겨져 있고, (r, c)는 r행 c열을 의미한다. 교실의 가장 왼쪽 윗 칸은 (1, 1)이고, 가장 오른쪽 아랫 칸은 (N, N)이다.

선생님은 학생의 순서를 정했고, 각 학생이 좋아하는 학생 4명도 모두 조사했다. 이제 다음과 같은 규칙을 이용해 정해진 순서대로 학생의 자리를 정하려고 한다. 한 칸에는 학생 한 명의 자리만 있을 수 있고, |r1 - r2| + |c1 - c2| = 1을 만족하는 두 칸이 (r1, c1)과 (r2, c2)를 인접하다고 한다.

1. 비어있는 칸 중에서 좋아하는 학생이 인접한 칸에 가장 많은 칸으로 자리를 정한다.
2. 1을 만족하는 칸이 여러 개이면, 인접한 칸 중에서 비어있는 칸이 가장 많은 칸으로 자리를 정한다.
3. 2를 만족하는 칸도 여러 개인 경우에는 행의 번호가 가장 작은 칸으로, 그러한 칸도 여러 개이면 열의 번호가 가장 작은 칸으로 자리를 정한다.

예를 들어, N = 3이고, 학생 N2명의 순서와 각 학생이 좋아하는 학생이 다음과 같은 경우를 생각해보자.

가장 먼저, 4번 학생의 자리를 정해야 한다. 현재 교실의 모든 칸은 빈 칸이다. 2번 조건에 의해 인접한 칸 중에서 비어있는 칸이 가장 많은 칸인 (2, 2)이 4번 학생의 자리가 된다.

다음 학생은 3번이다. 1번 조건을 만족하는 칸은 (1, 2), (2, 1), (2, 3), (3, 2) 이다. 이 칸은 모두 비어있는 인접한 칸이 2개이다. 따라서, 3번 조건에 의해 (1, 2)가 3번 학생의 자리가 된다.

다음은 9번 학생이다. 9번 학생이 좋아하는 학생의 번호는 8, 1, 2, 3이고, 이 중에 3은 자리에 앉아있다. 좋아하는 학생이 가장 많이 인접한 칸은 (1, 1), (1, 3)이다. 두 칸 모두 비어있는 인접한 칸이 1개이고, 행의 번호도 1이다. 따라서, 3번 조건에 의해 (1, 1)이 9번 학생의 자리가 된다.

이번에 자리를 정할 학생은 8번 학생이다. (2, 1)이 8번 학생이 좋아하는 학생과 가장 많이 인접한 칸이기 때문에, 여기가 그 학생의 자리이다.

7번 학생의 자리를 정해보자. 1번 조건을 만족하는 칸은 (1, 3), (2, 3), (3, 1), (3, 2)로 총 4개가 있고, 비어있는 칸과 가장 많이 인접한 칸은 (2, 3), (3, 2)이다. 행의 번호가 작은 (2, 3)이 7번 학생의 자리가 된다.

이런식으로 학생의 자리를 모두 정하면 다음과 같다.

이제 학생의 만족도를 구해야 한다. 학생의 만족도는 자리 배치가 모두 끝난 후에 구할 수 있다. 학생의 만족도를 구하려면 그 학생과 인접한 칸에 앉은 좋아하는 학생의 수를 구해야 한다. 그 값이 0이면 학생의 만족도는 0, 1이면 1, 2이면 10, 3이면 100, 4이면 1000이다.

학생의 만족도의 총 합을 구해보자.

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입력

첫째 줄에 N이 주어진다. 둘째 줄부터 N2개의 줄에 학생의 번호와 그 학생이 좋아하는 학생 4명의 번호가 한 줄에 하나씩 선생님이 자리를 정할 순서대로 주어진다.

학생의 번호는 중복되지 않으며, 어떤 학생이 좋아하는 학생 4명은 모두 다른 학생으로 이루어져 있다. 입력으로 주어지는 학생의 번호, 좋아하는 학생의 번호는 N2보다 작거나 같은 자연수이다. 어떤 학생이 자기 자신을 좋아하는 경우는 없다.

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출력

첫째 줄에 학생의 만족도의 총 합을 출력한다.

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제한

• 3 ≤ N ≤ 20

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🚀풀이

사방탐색, HashMap, 구현력이 필요한 문제!

앉을 좌석을 찾는 방법을 구현할 때 NxN 배열을 순차 탐색하며 주어진 조건 3가지를 고려하여 자리를 선택하여

차례대로 학생들을 배치하였다.

3가지 조건을 고려하기 용이하도록 Seat 클래스를 만든 뒤, Comparable 인터 페이스를 상속하여 비교하였다.

비교하기 용이하기 위해 Seat클래스에는 x y 좌표, 주변 좋아하는 학생 수, 주변 빈칸 수를 필드로 가지도록 하였다.

// 좌석 정보 저장할 Seat 클래스
static class Seat implements Comparable<Seat> {
    // x y 좌표, 주변 좋아하는 학생 수, 주변 빈칸 수
    int x, y, studentSum, emptySum;

    public Seat(int x, int y, int studentSum, int emptySum) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.studentSum = studentSum;
        this.emptySum = emptySum;
    }

    // 다른 좌석과 비교
    @Override
    public int compareTo(Seat other) {
        // 인접 좋아하는 학생 수로 비교
        if (studentSum != other.studentSum) return -(studentSum - other.studentSum);

        // 인접 빈칸 수로 비교
        if (emptySum != other.emptySum) return -(emptySum - other.emptySum);

        // 행으로 비교
        if (x != other.x) return x - other.x;

        // 열로 비교
        return y - other.y;
    }
}

위처럼 클래스안에 정보들을 한 번에 가지고 있지 않았더라면 중첩 if 문들로 비교를 해야 해서 가독성이 많이 떨어질 것이므로 꼭 위와 같은 방식을 추천한다.

좌석을 비교할 때 인접 좋아하는 학생 수, 인접 빈칸 수를 알아야 하므로

getStudnetSum( ) 함수와 getEmptySum( ) 함수를 만들어 사용하였다.

getStudnetSum( ) 함수는 차후에 점수 합산할 때도 재사용할 수 있었다.

각 학생마다 좋아하는 학생들을 저장하기위해 Map<Integer, Set<Integer>> 을 사용하여 정보를 저장했다.

Map의 value가 Set인 이유는 좌석을 찾을때 주변에 좋아하는 사람이 있는지를 contains( ) 함수로 빠르게 판단하기 위해 사용했다.

dfs나 bfs없이 사방 탐색만 사용하는 문제이므로 자리 배치만 끝내면 나머지는 쉬운 문제였던 것 같다.

 

 

 

코드

import java.util.*;
import java.io.*;

public class Main {
	// N, 만족도 총 합
	static int N, sum;
	// 학생 배열, 상 우 하 좌
	static int[] students, dx = { -1, 0, 1, 0 }, dy = { 0, 1, 0, -1 };
	// 학생들이 앉은 map
	static int[][] map;
	// 학생별 좋아하는 학생들
	static Map<Integer, Set<Integer>> preferences;

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 입력
		init();

		// 풀이
		solution();

		// 결과 출력
		printResult();
	}

	static void solution() {
		// 1. 학생들 자리 배치
		for (int i = 0; i < students.length; i++) {
			Seat seat = findSeat(students[i]);
			map[seat.x][seat.y] = students[i];
		}

		// 2. 점수 합산
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < N; j++) {
				// 주변 학생 수에 따라 점수 합산
				int count = getStudentSum(i, j, map[i][j]);
				if (count > 0) {
					sum += (int) Math.pow(10, count - 1);
				}
			}
		}
	}

	// 앉을 좌석 찾기
	static Seat findSeat(int student) {
		Seat seat = null;
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < N; j++) {
				// 이미 자리에 누구 앉아있으면 skip
				if (map[i][j] > 0) {
					continue;
				}
				// 현재 자리의 정보 (x y 좌표, 인접한 좋아하는 학생 수, 빈칸 수)
				Seat cur = new Seat(i, j, getStudentSum(i, j, student), getEmptySum(i, j));
				// 비교할 seat이 null이라면 초기화 후 skip
				if (seat == null) {
					seat = cur;
					continue;
				}

				// 이전 좌석과 현재 좌석 비교
				if (seat.compareTo(cur) > 0) {
					seat = cur;
				}
			}
		}
		return seat;
	}

	// 인접한 좋아하는 학생 수
	static int getStudentSum(int x, int y, int student) {
		int count = 0;

		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			int nx = x + dx[i];
			int ny = y + dy[i];
			// 범위 벗어나면 skip
			if (nx < 0 || nx >= N || ny < 0 || ny >= N) {
				continue;
			}
			// 인접한 학생이 좋아하는 학생에 포함되면 count 증가
			if (preferences.get(student).contains(map[nx][ny])) {
				count++;
			}
		}

		return count;
	}

	// 빈칸 수
	static int getEmptySum(int x, int y) {
		int count = 0;

		for (int i = 0; i < 4; i++) {
			int nx = x + dx[i];
			int ny = y + dy[i];
			// 범위 벗어나면 skip
			if (nx < 0 || nx >= N || ny < 0 || ny >= N) {
				continue;
			}
			// 빈칸이면 count 증가
			if (map[nx][ny] == 0) {
				count++;
			}
		}

		return count;
	}

	// 결과 출력
	static void printResult() {
		System.out.println(sum);
	}

	// 입력
	static void init() throws Exception {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer st = null;
		N = Integer.parseInt(br.readLine());
		sum = 0;
		map = new int[N][N];
		students = new int[N * N];
		preferences = new HashMap<>();
		for (int i = 0; i < N * N; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			int student = Integer.parseInt(st.nextToken());
			// 학생 배열에 기록
			students[i] = student;
			// 학생별 좋아하는 학생들 기록
			preferences.put(student, new HashSet<>());
			for (int j = 0; j < 4; j++) {
				preferences.get(student).add(Integer.parseInt(st.nextToken()));
			}
		}
	}

	// 좌석 정보 저장할 Seat 클래스
	static class Seat implements Comparable<Seat> {
		// x y 좌표, 주변 좋아하는 학생 수, 주변 빈칸 수
		int x, y, studentSum, emptySum;

		public Seat(int x, int y, int studentSum, int emptySum) {
			this.x = x;
			this.y = y;
			this.studentSum = studentSum;
			this.emptySum = emptySum;
		}

		// 다른 좌석과 비교
		@Override
		public int compareTo(Seat other) {
			// 인접 좋아하는 학생 수로 비교
			if (studentSum != other.studentSum)
				return -(studentSum - other.studentSum);

			// 인접 빈칸 수로 비교
			if (emptySum != other.emptySum)
				return -(emptySum - other.emptySum);

			// 행으로 비교
			if (x != other.x)
				return x - other.x;

			// 열로 비교
			return y - other.y;
		}
	}
}

 

 

결과