알고리즘 실전 - 삼성 역량 테스트 - 2

구슬 탈출

❓

스타트링크에서 판매하는 어린이용 장난감 중에서 가장 인기가 많은 제품은 구슬 탈출이다. 구슬 탈출은 직사각형 보드에 빨간 구슬과 파란 구슬을 하나씩 넣은 다음, 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼내는 게임이다. 보드의 세로 크기는 N, 가로 크기는 M이고, 편의상 1×1크기의 칸으로 나누어져 있다. 가장 바깥 행과 열은 모두 막혀져 있고, 보드에는 구멍이 하나 있다. 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 보드에서 1×1크기의 칸을 가득 채우는 사이즈이고, 각각 하나씩 들어가 있다. 게임의 목표는 빨간 구슬을 구멍을 통해서 빼내는 것이다. 이때, 파란 구슬이 구멍에 들어가면 안 된다. 이때, 구슬을 손으로 건드릴 수는 없고, 중력을 이용해서 이리 저리 굴려야 한다. 왼쪽으로 기울이기, 오른쪽으로 기울이기, 위쪽으로 기울이기, 아래쪽으로 기울이기와 같은 네 가지 동작이 가능하다. 각각의 동작에서 공은 동시에 움직인다. 빨간 구슬이 구멍에 빠지면 성공이지만, 파란 구슬이 구멍에 빠지면 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬이 동시에 구멍에 빠져도 실패이다. 빨간 구슬과 파란 구슬은 동시에 같은 칸에 있을 수 없다. 또, 빨간 구슬과 파란 구슬의 크기는 한 칸을 모두 차지한다. 기울이는 동작을 그만하는 것은 더 이상 구슬이 움직이지 않을 때 까지이다. 보드의 상태가 주어졌을 때, 10번 이하로 빨간 구슬을 구멍을 통해 빼낼 수 있는지 구하는 프로그램을 작성하시오. 입력 보드를 나타내는 2차원 배열 game_map이 주어진다. 이 때, 보드의 행, 열의 길이는 3이상 10 이하다. 보드 내에 문자열은 '.', '#', 'O', 'R', 'B' 로 이루어져 있다. '.'은 빈 칸을 의미하고, '#'은 공이 이동할 수 없는 장애물 또는 벽을 의미하며, 'O'는 구멍의 위치를 의미한다. 'R'은 빨간 구슬의 위치, 'B'는 파란 구슬의 위치이다. 입력되는 모든 보드의 가장자리에는 모두 '#'이 있다. 구멍의 개수는 한 개 이며, 빨간 구슬과 파란 구슬은 항상 1개가 주어진다. 출력 파란 구슬을 구멍에 넣지 않으면서 빨간 구슬을 10번 이하로 움직여서 빼낼 수 있으면 True, 없으면 False를 반환한다.

game_map = [
    ["#", "#", "#", "#", "#"],
    ["#", ".", ".", "B", "#"],
    ["#", ".", "#", ".", "#"],
    ["#", "R", "O", ".", "#"],
    ["#", "#", "#", "#", "#"],
]  # -> True를 반환해야 한다.

game_map = [
    ["#", "#", "#", "#", "#", "#", "#", "#", "#", "#"],
    ["#", "R", "#", ".", ".", ".", "#", "#", "B", "#"],
    ["#", ".", ".", ".", "#", ".", "#", "#", ".", "#"],
    ["#", "#", "#", "#", "#", ".", "#", "#", ".", "#"],
    ["#", ".", ".", ".", ".", ".", ".", "#", ".", "#"],
    ["#", ".", "#", "#", "#", "#", "#", "#", ".", "#"],
    ["#", ".", "#", ".", ".", ".", ".", "#", ".", "#"],
    ["#", ".", "#", ".", "#", ".", "#", ".", ".", "#"]
    ["#", ".", ".", ".", "#", ".", "O", "#", ".", "#"],
    ["#", "#", "#", "#", "#", "#", "#", "#", "#", "#"]
]  # -> False 를 반환해야 한다

# 코드 스니펫
from collections import deque

game_map = [
    ["#", "#", "#", "#", "#"],
    ["#", ".", ".", "B", "#"],
    ["#", ".", "#", ".", "#"],
    ["#", "R", "O", ".", "#"],
    ["#", "#", "#", "#", "#"],
]

def is_available_to_take_out_only_red_marble(game_map):
    # 구현해보세요!
    return

print(is_available_to_take_out_only_red_marble(game_map))  # True 를 반환해야 합니다

문제 해결의 규칙성을 찾기 힘들기에 탐색하는 방법을 탐색해 나가야 하는데 이동할 수 있는 방향이 4개나 됨.

모든 경우를 시도해보면서 탈출할 수 있는 경우로 문제를 풀어야함.

즉, BFS를 이용하기로 함

# 
from collections import deque

game_map = [
    ["#", "#", "#", "#", "#"],
    ["#", ".", ".", "B", "#"],
    ["#", ".", "#", ".", "#"],
    ["#", "R", "O", ".", "#"],
    ["#", "#", "#", "#", "#"],
]

# 위치
dr = [-1, 0, 1, 0]
dc = [0, 1, 0, -1]
# 방문 저장 여부 visited를 만들어야 함
# 공이 2개 이라 4차원 배열을 사용!
# visited[red_marble_row][red_marble_col][blue_marble_row][blue_marble_col]
# 4차원 배열이 공간낭비가 아닐까 생각이 들지만  보드의 행 열 길이가 3 <= x <= 10 이기에 문제 없음!

def move_until_wall_or_hole(r, c, diff_r, diff_c, game_map):
    # game_map도 받는 이유는 이동하려는 곳이 벽인지 구멍인지 알아야 하기 때문에

    move_count = 0
    while game_map[r + diff_r][c + diff_c] != "#" and game_map != "0":
    # 이동할 곳이 벽이 아닐때까지와 구멍일때
        r += diff_r
        c += diff_c
        move_count += 1
    return r, c, move_count

def is_available_to_take_out_only_red_marble(game_map):
    n, m = len(game_map), len(game_map[0])
    visited = [[[[False] * m for _ in range(n)] for _ in range(m)] for _ in range(n)]
    # row 는 n, col은 m 즉 n, m, n, m 이기에 그 순서대로 초기화
    # print(visited)
    red_row, red_col, blue_row, blue_col = -1, -1, -1, -1
    queue = deque()
    for i in range(n):
        for j in range(m):
            if game_map[i][j] == "R":
                red_row, red_col = i, j
            elif game_map[i][j] == "B":
                blue_row, blue_col = i, j
    # 탐색을 10번까지만 할 수 있음
    queue.append((red_row, red_col, blue_row, blue_col, 1))
    visited[red_row][red_col][blue_row][blue_col] = True

    # 큐룰 이용한 탐색
    while queue:
        red_row, red_col, blue_row, blue_col, try_count = queue.popleft()
        if try_count > 10:
            break

        # 이동에 대한 모든 경우
        for i in range(4):
            next_red_row, next_red_col, r_count = move_until_wall_or_hole(red_row, red_col, dr[i], dc[i], game_map)
            next_blue_row, next_blue_col, b_count = move_until_wall_or_hole(blue_row, blue_col, dr[i], dc[i], game_map)

            if game_map[next_blue_row][next_blue_col] == 'O':
                continue # 블루가 먼저 들어갔기에
            if game_map[next_red_row][next_red_col] == 'O':
                return True # 레드가 먼저 들어갔다면

            # 블루와 레드는 만날 수가 없음 끝까지 가는 도중에 동일 선상에 있으면 안됨
            # ..BR 일때 다 왼쪽 끝으로 옮기면
            # B..
            # R
            # 이런 구조가 되는데 이렇게 되면 안되기에 BR..으로 되야함. 옮긴 다음에 후보정을 해줘야함
            # 벽에 다다랐을때 두개의 움직은 거리를 비교해서 조금 움직인애는 그대로 끝에 있고 더 많이 움직인애는 한칸 떨어지게 함
            # 위의 예에서 B는 2번 이동, R은 3번 이동
            if next_red_row == next_blue_row and next_red_col == next_blue_col:
                if r_count > b_count:
                    next_red_row -= dr[i]
                    next_red_col -= dc[i]
                else:
                    next_blue_row -= dr[i]
                    next_blue_col -= dc[i]

            # BFS 방식이기에 현재 방문하지 않았다면 해당 위치를 다시 큐에 넣고 반복
            if not visited[next_red_row][next_red_col][next_blue_row][next_blue_col]:
                visited[next_red_row][next_red_col][next_blue_row][next_blue_col] = True
                queue.append((next_red_row, next_red_col, next_blue_row, next_blue_col, try_count + 1))
    return False

print(is_available_to_take_out_only_red_marble(game_map))  # True 를 반환해야 합니다