[코테] 99클럽 코테 스터디 12일차 TIL - BFS (feat.최단경로)

Question1 - [미들러] 게임 맵 최단거리 

 

문제설명 https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/1844

 

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.

 

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.

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문제풀이

 

BFS 활용 풀이

 

이 문제처럼 최단거리를 활용하는 문제에서는, 너비우선탐색 BFS를 활용하는 것이 유리하다. 그냥 리스트, 배열 등으로 풀려고 했던 시도는 실패..

 

1. 큐를 만들기 (queue 초기화)

이동의 경우 이동의 방향인 direction을 리스트의 튜플로 설정한다.

그리고 현재의 위치와 현재까지의 거리 (count 개념)를 담은 큐를 초기화 한다.

 

2. 지나간 길 배열 만들기 (visited 초기화) 

최단거리처럼 한번씩 지나가는 길이 생기는 경우, 지나간 길을 기록할 배열이 필요하다.

visited라는 변수에 방문되지 않은 칸에는 False를, 방문된 칸에는 True를 기록해줄 것이다.

이에 맞게 맵의 크기 N*m 에 따라서 False로 초기화된 배열을 우선 만든다.

 

3. 이동 가능시 큐에 이동 좌표 및 거리 담고, popleft하면서 꺼내서 확인

while 문 전체의 내용을 잘 살펴보면, 

큐에 요소가 남아있는 이상, 

이전까지 이동한 부분에 대해서 Popleft하면서 요소를 꺼내고, 만약 최종 도착점에 이미 도착했다면 현재까지의 거리를 반환한다.

동, 서, 남, 북의 이동방향에 따라서 이동을 시도하는데 

이동한 새로운 좌표가 맵의 범위에 있고, 이동가능한 (값이 1인) 위치이며, 이미 방문되지 않은 위치일 경우,

방문하고 (visited를 True로) 큐에 해당 좌표를 담아준다. 이때 이동 거리 dist에는 1을 더해준다.

from collections import deque

def solution(maps):
    # 맵의 크기
    n, m = len(maps), len(maps[0])
    
    # 이동 방향 (동, 서, 남, 북)
    directions = [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)]
    
    # BFS를 위한 큐 초기화 (현재 위치, 현재까지의 거리)
    queue = deque([(0, 0, 1)])
    
    # 방문 여부를 기록할 배열
    visited = [[False] * m for _ in range(n)]
    visited[0][0] = True
    
    while queue:
        row, col, dist = queue.popleft()
        
        # 도착점에 도달한 경우
        if row == n - 1 and col == m - 1:
            return dist
        
        # 네 방향으로 이동
        for dr, dc in directions:
            new_row, new_col = row + dr, col + dc
            
            # 이동이 가능한지 확인 (맵의 범위 내에 있고, 벽이 아니며, 방문하지 않은 곳)
            if 0 <= new_row < n and 0 <= new_col < m and maps[new_row][new_col] == 1 and not visited[new_row][new_col]:
                visited[new_row][new_col] = True
                queue.append((new_row, new_col, dist + 1))
    
    # 도착점에 도달할 수 없는 경우
    return -1

# 예제 테스트
maps = [
    [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]
]

print(solution(maps))  # Output: 11