백준 문제풀이
[Baekjoon 16234] 인구 이동 - JAVA
planting grass
2023. 9. 24. 12:29
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[Gold IV] 인구 이동 - 16234
성능 요약
메모리: 297472 KB, 시간: 560 ms
분류
너비 우선 탐색, 그래프 이론, 그래프 탐색, 구현, 시뮬레이션
문제 설명
N×N크기의 땅이 있고, 땅은 1×1개의 칸으로 나누어져 있다. 각각의 땅에는 나라가 하나씩 존재하며, r행 c열에 있는 나라에는 A[r][c]명이 살고 있다. 인접한 나라 사이에는 국경선이 존재한다. 모든 나라는 1×1 크기이기 때문에, 모든 국경선은 정사각형 형태이다.
오늘부터 인구 이동이 시작되는 날이다.
인구 이동은 하루 동안 다음과 같이 진행되고, 더 이상 아래 방법에 의해 인구 이동이 없을 때까지 지속된다.
- 국경선을 공유하는 두 나라의 인구 차이가 L명 이상, R명 이하라면, 두 나라가 공유하는 국경선을 오늘 하루 동안 연다.
- 위의 조건에 의해 열어야하는 국경선이 모두 열렸다면, 인구 이동을 시작한다.
- 국경선이 열려있어 인접한 칸만을 이용해 이동할 수 있으면, 그 나라를 오늘 하루 동안은 연합이라고 한다.
- 연합을 이루고 있는 각 칸의 인구수는 (연합의 인구수) / (연합을 이루고 있는 칸의 개수)가 된다. 편의상 소수점은 버린다.
- 연합을 해체하고, 모든 국경선을 닫는다.
각 나라의 인구수가 주어졌을 때, 인구 이동이 며칠 동안 발생하는지 구하는 프로그램을 작성하시오.
입력
첫째 줄에 N, L, R이 주어진다. (1 ≤ N ≤ 50, 1 ≤ L ≤ R ≤ 100)
둘째 줄부터 N개의 줄에 각 나라의 인구수가 주어진다. r행 c열에 주어지는 정수는 A[r][c]의 값이다. (0 ≤ A[r][c] ≤ 100)
인구 이동이 발생하는 일수가 2,000번 보다 작거나 같은 입력만 주어진다.
출력
인구 이동이 며칠 동안 발생하는지 첫째 줄에 출력한다.
문제 풀이
골치 아픈 시뮬레이션과 구현이 같이 문제다.
알고리즘을 보자마자 코드의 길이가 길어질게 예상이 갔다.
코드가 길어지면 구현을 하다 실수가 자주 발생하기 때문에 설계단계부터 세분화해서 짜는게 좋다.
코드의 세분화는 아래 코드 풀이에서 어떻게 구성했는지 확인할 수 있다.
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;
public class Main {
static int N, L, R;
static int[][] population;
static boolean[][] visited;
static int[] dx = {0, 1, 0, -1};
static int[] dy = {1, 0, -1, 0};
static ArrayList<Node> migrationNodes;
public static void main(String[] args) throws IOException {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
N = Integer.parseInt(st.nextToken());
L = Integer.parseInt(st.nextToken());
R = Integer.parseInt(st.nextToken());
population = new int[N][N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
st = new StringTokenizer(br.readLine());
for (int j = 0; j < N; j++) {
population[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
}
}
System.out.println(move());
}
public static int move() {
int result = 0;
while (true) {
boolean isMove = false;
visited = new boolean[N][N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
for (int j = 0; j < N; j++) {
if (!visited[i][j]) {
int sum = bfs(i, j);
if (migrationNodes.size() > 1) {
changePopulation(sum);
isMove = true;
}
}
}
}
if (!isMove)
return result;
result++;
}
}
public static int bfs(int x, int y) {
Queue<Node> q = new LinkedList<>();
migrationNodes = new ArrayList<>();
q.offer(new Node(x, y));
migrationNodes.add(new Node(x, y));
visited[x][y] = true;
int sum = population[x][y];
while (!q.isEmpty()) {
Node current = q.poll();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = current.x + dx[i];
int ny = current.y + dy[i];
if (nx >= 0 && ny >= 0 && nx < N && ny < N && !visited[nx][ny]) {
int diff = Math.abs(population[current.x][current.y] - population[nx][ny]);
if (L <= diff && diff <= R) {
q.offer(new Node(nx, ny));
migrationNodes.add(new Node(nx, ny));
sum += population[nx][ny];
visited[nx][ny] = true;
}
}
}
}
return sum;
}
public static void changePopulation(int sum) {
int avg = sum / migrationNodes.size();
for (Node node : migrationNodes) {
population[node.x][node.y] = avg;
}
}
public static class Node {
int x;
int y;
public Node(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
}
코드 풀이
N = Integer.parseInt(st.nextToken());
L = Integer.parseInt(st.nextToken());
R = Integer.parseInt(st.nextToken());N은 배열의 크기를 입력받는 변수L은 최소 인구 이동 가능 차이를 입력받는 변수R은 최대 인구 이동 가능 차이를 입력받는 변수
population = new int[N][N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
st = new StringTokenizer(br.readLine());
for (int j = 0; j < N; j++) {
population[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
}
}population: 지역의 현재 인구를 입력받는 이차원 배열
public static int move() {
int result = 0;
while (true) {
boolean isMove = false;
visited = new boolean[N][N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
for (int j = 0; j < N; j++) {
if (!visited[i][j]) {
int sum = bfs(i, j);
if (migrationNodes.size() > 1) {
changePopulation(sum);
isMove = true;
}
}
}
}
if (!isMove)
return result;
result++;
}
}move: 인구 이동을 처리하는 메인 함수result: 인구 이동 횟수를 나타내는 변수- 무한 루프를 돌면서, 인구 이동이 더 이상 일어나지 않을 때까지 반복
isMove: 한 번의 루프에서라도 인구 이동이 일어났는지를 나타내고
인구 이동이 없다면 루프를 종료하고 result를 반환한다.
public static int bfs(int x, int y) {
Queue<Node> q = new LinkedList<>();
migrationNodes = new ArrayList<>();
q.offer(new Node(x, y));
migrationNodes.add(new Node(x, y));
visited[x][y] = true;
int sum = population[x][y];
while (!q.isEmpty()) {
Node current = q.poll();
for (int i = 0; i < 4; i++) {
int nx = current.x + dx[i];
int ny = current.y + dy[i];
if (nx >= 0 && ny >= 0 && nx < N && ny < N && !visited[nx][ny]) {
int diff = Math.abs(population[current.x][current.y] - population[nx][ny]);
if (L <= diff && diff <= R) {
q.offer(new Node(nx, ny));
migrationNodes.add(new Node(nx, ny));
sum += population[nx][ny];
visited[nx][ny] = true;
}
}
}
}
return sum;
}- 너비 우선 탐색(BFS)을 사용해 인구 이동을 확인한다.
migrationNodes: 인구 이동이 일어난 지역들의 좌표를 저장하는 ArrayList- 시작 위치에서 시작해서 연결된 지역을 확인하고,
migrationNodes리스트에 연결된 지역을 저장한다. visited: 이미 방문한 지역인지 확인하기 위한 이차원 배열sum: 현재 그룹의 총 인구 수를 나타내는 변수- 주변 지역을 확인하면서, 인구 이동이 가능하면 (L 이상, R 이하의 차이)에만 큐에 추가하고
migrationNodes와visited배열을 갱신한다. while이 끝나면 현재 그룹의 총 인구 수를 반환한다.
public static void changePopulation(int sum) {
int avg = sum / migrationNodes.size();
for (Node node : migrationNodes) {
population[node.x][node.y] = avg;
}
}changePopulation:migrationNodes에 저장된 지역들의 인구를 총 인구를 지역의 수로 나눈 평균 값으로 변경하는 함수
위 함수를 사용해서 해당 그룹의 모든 지역의 인구가 평균값이 된다.
public static class Node {
int x;
int y;
public Node(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}Node: x와 y 좌표를 저장하는 클래스migrationNodes리스트에 방문한 지역의 좌표를 저장하는 데 사용된다.
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