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프로그래머스 찾아라 프로그래밍 마에스터 문제 중 ‘게임 맵 최단거리’

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/1844?language=python3

문제설명

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.

입출력 예

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 설명

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.

풀이

이전에 백준 사이트에서 다뤄봤던 미로 탐색과 비슷한 문제였다. 미로 탐색 문제를 풀면서 최단거리 탐색에 더 잘 어울리는 알고리즘은 BFS 임을 학습했다.

DFS는 목적지까지 도착하는 것만이 목적이라 최단거리인지 아닌지를 판단하기 힘들고 모든 탐색의 경우를 다 끝내고 탐색을 마친 모든 경우를 각각을 비교하는 과정이 필요하다.

반면에 BFS는 모든 경우를 한 칸씩 전진해 나가는 방식이므로 목적지에 도착만 한다면 그때 바로 최솟값을 나타낸다.

따라서 이 문제는 BFS로 탐색을 진행하되, 주어지는 maps의 지형 중 도착이 불가능한 경우가 언제인지를 파악하는 것이다.

도착이 불가능한 경우는 BFS로 가능한 모든 탐색을 진행했음에도 [n - 1][m -1]에 도착하지 못하는 경우이다.

코드의 흐름은 다음과 같다.

  1. 방문 여부 확인을 위한 2차원 리스트 visited를 선언한다.
  2. deque를 활용한 BFS 탐색을 위한 함수 bfs를 선언한다.
  3. bfs는 deque를 활용해 구현하고, 상하좌우를 한 칸씩 이동해 보고 조건을 만족한다면 다음 탐색을 위해 칸의 수를 의미하는 cnt를 1증가시켜 큐에 넣고, 만족하지 못한다면 건너뛴다.
  4. bfs 탐색을 진행하던 중 도착지에 도착한다면 바로 cnt를 return 해준다.
  5. deque에 있는 모든 지점을 탐색했음에도 도착하지 못했다면 불가능한 경우이므로 -1을 return 한다.
from collections import deque


def solution(maps):

    n, m = len(maps), len(maps[0])
     # 상하좌우 탐색을 위한 dr, dc 선언
    dr, dc = [1, 0, -1, 0], [0, 1, 0, -1]

     # 방문여부 확인을 위한 visited 선언
    visited = [[False] * m for _ in range(n)]
     # 시작점 방문처리
    visited[0][0] = True

     # 시작점의 정보를 start로 입력받는다.
    def bfs(start):
        q = deque()
        q.append(start)
        while q:
            r, c, cnt = q.popleft()
             # 도착점에 있다면 cnt를 return한다.
            if r == (n - 1) and c == (m - 1):
                return cnt

            for i in range(4):
                nr, nc = r + dr[i], c + dc[i]
                if 0 <= nr < n and 0 <= nc < m and not visited[nr][nc] and maps[nr][nc] == 1:
                    visited[nr][nc] = True
                    q.append([nr, nc, cnt + 1])
        return -1

    '''
     문제에 주어진 시작 좌표는 1,1 이나 0, 0에서 시작해
     n-1, m-1 도착으로 봐도 무방하다.
    '''

     # stat_cnt는 시작할때의 칸의 수이다.
    start_r, start_c, start_cnt = 0, 0, 1
    answer = bfs([start_r, start_c, start_cnt])
    print(answer)
    return answer

solution([[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]])

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