[BAEKJOON 백준] 19238 스타트 택시 (JAVA)

https://www.acmicpc.net/problem/19238

19238번: 스타트 택시

문제

스타트링크가 "스타트 택시"라는 이름의 택시 사업을 시작했다. 스타트 택시는 특이하게도 손님을 도착지로 데려다줄 때마다 연료가 충전되고, 연료가 바닥나면 그 날의 업무가 끝난다.

택시 기사 최백준은 오늘 M명의 승객을 태우는 것이 목표이다. 백준이 활동할 영역은 N×N 크기의 격자로 나타낼 수 있고, 각 칸은 비어 있거나 벽이 놓여 있다. 택시가 빈칸에 있을 때, 상하좌우로 인접한 빈칸 중 하나로 이동할 수 있다. 알고리즘 경력이 많은 백준은 특정 위치로 이동할 때 항상 최단경로로만 이동한다.

M명의 승객은 빈칸 중 하나에 서 있으며, 다른 빈칸 중 하나로 이동하려고 한다. 여러 승객이 같이 탑승하는 경우는 없다. 따라서 백준은 한 승객을 태워 목적지로 이동시키는 일을 M번 반복해야 한다. 각 승객은 스스로 움직이지 않으며, 출발지에서만 택시에 탈 수 있고, 목적지에서만 택시에서 내릴 수 있다.

백준이 태울 승객을 고를 때는 현재 위치에서 최단거리가 가장 짧은 승객을 고른다. 그런 승객이 여러 명이면 그중 행 번호가 가장 작은 승객을, 그런 승객도 여러 명이면 그중 열 번호가 가장 작은 승객을 고른다. 택시와 승객이 같은 위치에 서 있으면 그 승객까지의 최단거리는 0이다. 연료는 한 칸 이동할 때마다 1만큼 소모된다. 한 승객을 목적지로 성공적으로 이동시키면, 그 승객을 태워 이동하면서 소모한 연료 양의 두 배가 충전된다. 이동하는 도중에 연료가 바닥나면 이동에 실패하고, 그 날의 업무가 끝난다. 승객을 목적지로 이동시킨 동시에 연료가 바닥나는 경우는 실패한 것으로 간주하지 않는다.

<그림 1>

<그림 1>은 택시가 활동할 영역의 지도를 나타내며, 택시와 세 명의 승객의 출발지와 목적지가 표시되어 있다. 택시의 현재 연료 양은 15이다. 현재 택시에서 각 손님까지의 최단거리는 각각 9, 6, 7이므로, 택시는 2번 승객의 출발지로 이동한다.

<그림 2>

<그림 3>

<그림 2>는 택시가 2번 승객의 출발지로 가는 경로를, <그림 3>은 2번 승객의 출발지에서 목적지로 가는 경로를 나타낸다. 목적지로 이동할 때까지 소비한 연료는 6이고, 이동하고 나서 12가 충전되므로 남은 연료의 양은 15이다. 이제 택시에서 각 손님까지의 최단거리는 둘 다 7이므로, 택시는 둘 중 행 번호가 더 작은 1번 승객의 출발지로 이동한다.

<그림 4>

<그림 5>

<그림 4>와 <그림 5>는 택시가 1번 승객을 태워 목적지로 이동시키는 경로를 나타낸다. 남은 연료의 양은 15 - 7 - 7 + 7×2 = 15이다.

<그림 6>

<그림 7>

<그림 6>과 <그림 7>은 택시가 3번 승객을 태워 목적지로 이동시키는 경로를 나타낸다. 최종적으로 남은 연료의 양은 15 - 5 - 4 + 4×2 = 14이다.

모든 승객을 성공적으로 데려다줄 수 있는지 알아내고, 데려다줄 수 있을 경우 최종적으로 남는 연료의 양을 출력하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫 줄에 N, M, 그리고 초기 연료의 양이 주어진다. (2 ≤ N ≤ 20, 1 ≤ M ≤ N2, 1 ≤ 초기 연료 ≤ 500,000) 연료는 무한히 많이 담을 수 있기 때문에, 초기 연료의 양을 넘어서 충전될 수도 있다.

다음 줄부터 N개의 줄에 걸쳐 백준이 활동할 영역의 지도가 주어진다. 0은 빈칸, 1은 벽을 나타낸다.

다음 줄에는 백준이 운전을 시작하는 칸의 행 번호와 열 번호가 주어진다. 행과 열 번호는 1 이상 N 이하의 자연수이고, 운전을 시작하는 칸은 빈칸이다.

그다음 줄부터 M개의 줄에 걸쳐 각 승객의 출발지의 행과 열 번호, 그리고 목적지의 행과 열 번호가 주어진다. 모든 출발지와 목적지는 빈칸이고, 모든 출발지는 서로 다르며, 각 손님의 출발지와 목적지는 다르다.

출력

모든 손님을 이동시키고 연료를 충전했을 때 남은 연료의 양을 출력한다. 단, 이동 도중에 연료가 바닥나서 다음 출발지나 목적지로 이동할 수 없으면 -1을 출력한다. 모든 손님을 이동시킬 수 없는 경우에도 -1을 출력한다.

예제 입력 1 복사

6 3 15
0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0
6 5
2 2 5 6
5 4 1 6
4 2 3 5

예제 출력 1 복사

14

예제 입력 2 복사

6 3 13
0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0
6 5
2 2 5 6
5 4 1 6
4 2 3 5

예제 출력 2 복사

-1

 

예제 입력 3 복사

6 3 100
0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 0 0
6 5
2 2 5 6
5 4 1 6
4 2 3 5

예제 출력 3 복사

-1

 

BFS를 활용하여 문제를 해결했다.

택시를 태울때와 목적지에 갈때 두가지 모두 BFS를 활용을 해서 문제를 해결했다.

택시가 한칸씩 이동하면서 사람을 만날때까지 나아간다.

그렇게 사람을 만나면 새로운 BFS를 시작하게 된다.

사람을 태운 택시가 목적지까지 가는동안 기름을 사용하는데 목적지에 도착하기 전에 0이 되면 종료하게 된다.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {
	private static int dx[] = { -1, 1, 0, 0 };
	private static int dy[] = { 0, 0, -1, 1 };

	private static class Point {
		int x, y;

		public Point(int x, int y) {
			super();
			this.x = x;
			this.y = y;
		}

	}

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
		int N = Integer.parseInt(st.nextToken());
		int M = Integer.parseInt(st.nextToken());
		int K = Integer.parseInt(st.nextToken());
		int map[][] = new int[N][N];
		int answer = -1;
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			for (int j = 0; j < N; j++) {
				map[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
			}
		}
		st = new StringTokenizer(br.readLine());
		LinkedList<Point> texi = new LinkedList<Point>();
		LinkedList<Point> people = new LinkedList<Point>();
		int X = Integer.parseInt(st.nextToken()) - 1;
		int Y = Integer.parseInt(st.nextToken()) - 1;
		texi.add(new Point(X, Y));
        // 고객의 위치를 담아줄 맵
		HashMap<String, String> customer = new HashMap<String, String>();
		Point goal = new Point(0, 0);
		for (int i = 0; i < M; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			int x = Integer.parseInt(st.nextToken()) - 1;
			int y = Integer.parseInt(st.nextToken()) - 1;
			int gx = Integer.parseInt(st.nextToken()) - 1;
			int gy = Integer.parseInt(st.nextToken()) - 1;
			customer.put(x + "," + y, gx + "," + gy);
			map[x][y] = 2;
		}
		boolean visited[][] = new boolean[N][N];
		visited[X][Y] = true;
		int cnt = 0;
		while (customer.size() != 0 && K >= 0) {
			int size = texi.size();
			int px = N;
			int py = N;
            // 택시가 가장 가까운 손님을 찾는다.
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				Point p = texi.poll();
				if (map[p.x][p.y] == 2) {
					if (px > p.x) {
						px = p.x;
						py = p.y;
					} else if (px == p.x && py > p.y) {
						py = p.y;
					}
				}
				if (px < N || py < N) {
					continue;
				}
				for (int k = 0; k < 4; k++) {
					int x = p.x + dx[k];
					int y = p.y + dy[k];
					if (x < 0 || x >= N || y < 0 || y >= N) {
						continue;
					}
					if (map[x][y] != 1 && !visited[x][y]) {
						texi.add(new Point(x, y));
						visited[x][y] = true;
					}
				}
			}
            // 손님을 찾다가 손님까지의 거리가 기름을 넘으면 종료
			if (cnt > K) {
				break;
			}
            // 손님을 찾은 경우
			if (px < N || py < N) {
				people = new LinkedList<Point>();
				map[px][py] = 0;
				String[] temp = customer.get(px + "," + py).split(",");
				goal.x = Integer.parseInt(temp[0]);
				goal.y = Integer.parseInt(temp[1]);
                // 남아있는 고객의 목록을 지워준다.
				customer.remove(px + "," + py);
                // 손님한테 까지 가는데 기름이 모자르면 종료
				if (K - cnt <= 0) {
					break;
				} else {
					K -= cnt;
				}
                // 택시가 방문한 위치를 초기화
				for (int i = 0; i < N; i++) {
					for (int j = 0; j < N; j++) {
						visited[i][j] = false;
					}
				}
				visited[px][py] = true;
				people.add(new Point(px, py));
				int fuel = 0;
                // 목적지 까지 가는 BFS
				outer: while (!people.isEmpty()) {
					int psize = people.size();
					for (int i = 0; i < psize; i++) {
						Point p = people.poll();
                        // 목적지에 도착하면 종료
						if (p.x == goal.x && p.y == goal.y) {
							if (K - fuel >= 0) {
								K += fuel;
								texi.clear();
								texi.add(new Point(p.x, p.y));
								cnt = -1;
								for (int ii = 0; ii < N; ii++) {
									for (int j = 0; j < N; j++) {
										visited[ii][j] = false;
									}
								}
								break outer;
							}
						}
						for (int k = 0; k < 4; k++) {
							int x = p.x + dx[k];
							int y = p.y + dy[k];
							if (x < 0 || x >= N || y < 0 || y >= N) {
								continue;
							}
							if (map[x][y] != 1 && !visited[x][y]) {
								people.add(new Point(x, y));
								visited[x][y] = true;
							}
						}
					}
					fuel++;
                    // 기름이 모자르면 종료
					if (K - fuel < 0) {
						K -= fuel;
						texi.clear();
						break;
					}
				}
			}
			cnt++;
		}
		if (customer.size() == 0) {
			answer = K;
		}
		System.out.println(answer);
	}
}