[Baekjoon] 1012: 유기농 배추 - (C3, S2) BFS

문제
차세대 영농인 한나는 강원도 고랭지에서 유기농 배추를 재배하기로 하였다. 농약을 쓰지 않고 배추를 재배하려면 배추를 해충으로부터 보호하는 것이 중요하기 때문에, 한나는 해충 방지에 효과적인 배추흰지렁이를 구입하기로 결심한다. 이 지렁이는 배추근처에 서식하며 해충을 잡아 먹음으로써 배추를 보호한다. 특히, 어떤 배추에 배추흰지렁이가 한 마리라도 살고 있으면 이 지렁이는 인접한 다른 배추로 이동할 수 있어, 그 배추들 역시 해충으로부터 보호받을 수 있다. 한 배추의 상하좌우 네 방향에 다른 배추가 위치한 경우에 서로 인접해있는 것이다.한나가 배추를 재배하는 땅은 고르지 못해서 배추를 군데군데 심어 놓았다. 배추들이 모여있는 곳에는 배추흰지렁이가 한 마리만 있으면 되므로 서로 인접해있는 배추들이 몇 군데에 퍼져있는지 조사하면 총 몇 마리의 지렁이가 필요한지 알 수 있다. 예를 들어 배추밭이 아래와 같이 구성되어 있으면 최소 5마리의 배추흰지렁이가 필요하다. 0은 배추가 심어져 있지 않은 땅이고, 1은 배추가 심어져 있는 땅을 나타낸다.

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 1 1 0 0 0 1 1 1
0 0 0 0 1 0 0 1 1 1

입력
입력의 첫 줄에는 테스트 케이스의 개수 T가 주어진다. 그 다음 줄부터 각각의 테스트 케이스에 대해 첫째 줄에는 배추를 심은 배추밭의 가로길이 M(1 ≤ M ≤ 50)과 세로길이 N(1 ≤ N ≤ 50), 그리고 배추가 심어져 있는 위치의 개수 K(1 ≤ K ≤ 2500)이 주어진다. 그 다음 K줄에는 배추의 위치 X(0 ≤ X ≤ M-1), Y(0 ≤ Y ≤ N-1)가 주어진다. 두 배추의 위치가 같은 경우는 없다.

출력
각 테스트 케이스에 대해 필요한 최소의 배추흰지렁이 마리 수를 출력한다.

1012번: 유기농 배추

 

인접한 집합의 개수를 찾아야 하는 문제. 인접한 좌표를 우선적으로 탐색하므로 BFS를 사용해야 한다. 다음과 같이 Farm 클래스를 정의한다. 

 

class Farm
{
private:
    vector<vector<int>> farm_;
    vector<vector<bool>> visited_;
    queue<pair<int, int>> q;
    int dr_[4] = {1, -1, 0, 0}; // row: 상하
    int dc_[4] = {0, 0, 1, -1}; // col: 좌우

public:
    Farm(int row, int col);
    bool hasCabbage(int row, int col) const;
    bool isVisited(int row, int col) const;
    void setFarm_(int row, int col);
    void bfs(int row, int col);
};

farm_은 밭의 상태를 저장하는 2차원 vector, q는 BFS에서 사용하기 위한 큐로 좌표 (row, col),을 저장한다. dr_과 dc_는 각각 행 방향, 열 방향을 의미한다. 

 

Farm()은 생성자, hasCabbage와 isVisited는 각각 배추가 있는지와 방문했는지를 판단한다. 

 

Farm::Farm(int row, int col)
{
    farm_.resize(row, vector<int>(col, 0));
    visited_.resize(row, vector<bool>(col, false));
}

farm_과 visited를 각각 NxM 크기의 초기값 0, false로 설정한다.

 

bool Farm::hasCabbage(int row, int col) const
{
    return farm_[row][col] == 1;
}

bool Farm::isVisited(int row, int col) const
{
    return visited_[row][col];
}

각각 배추가 있는지, 방문했는지를 반환한다.

 

void Farm::setFarm_(int row, int col)
{
    farm_[row][col] = 1;
}

farm_[row][col]을 1로 설정한다.

 

void Farm::bfs(int row, int col)
{
    int rows = farm_.size();
    int cols = farm_[0].size();

    visited_[row][col] = true;
    q.push({row, col});

    while (!q.empty())
    {
        auto [cr, cc] = q.front();
        q.pop();

        for (int d = 0; d < 4; d++)
        {
            int nr = cr + dr_[d];
            int nc = cc + dc_[d];

            if ((nr >= 0 && nr < rows) && (nc >= 0 && nc < cols) &&
                (hasCabbage(nr, nc) && !visited_[nr][nc]))
            {
                visited_[nr][nc] = true;
                q.push({nr, nc});
            }
        }
    }
}

BFS 알고리즘을 상하좌우에 인접한 좌표를 탐색하도록 구현한다. auto [ ]는 C++17에서 도입된 구조적 바인딩으로 배열, 구조체, 클래스 멤버, 튜플 등 구조적으로 묶인 데이터를 분해하여 사용할 수 있다. 

 

int main()
{
    // freopen("input.txt", "r", stdin);
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);

    int T, M, N, K;

    cin >> T;

    while (T--)
    {
        int num = 0;
        cin >> M >> N >> K;

        Farm farm(N, M);
        vector<pair<int, int>> cabbages;

        while (K--)
        {
            int x, y;
            cin >> y >> x;
            farm.setFarm_(x, y);
            cabbages.push_back({x, y});
        }

        for (const auto &[row, col] : cabbages)
            if (farm.hasCabbage(row, col) && !farm.isVisited(row, col))
            {
                farm.bfs(row, col);
                num++;
            }

        cout << num << '\n';
    }

    return 0;
}

freopen("input.txt", "r", stdin)은 테스트 케이스를 한번에 입력하기 위한 것이다. input.txt 파일에 미리 테스트케이스의 입력을 저장한 후 실행하면 표준 입력 대신 파일의 데이터를 읽어 테스트 케이스를 처리할 수 있다.

 

cabbages 벡터는 배추의 위치를 저장한다. 이를 사용해 모든 좌표를 검사하지 않고 배추가 있는 좌표만 탐색한다. 이때 람다식 auto &[row, col]을 사용한 enhanced for문을 통해 배추가 위치한 좌표만 효율적으로 순회하여 연결된 배추 집합을 탐색한다.

 

bfs 함수가 return된 후 num을 1 증가시키는데, 이는 한 집합을 모두 탐색한 것을 의미한다.   

 

 

 

전체 코드

#include <iostream>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;

class Farm
{
private:
    vector<vector<int>> farm_;
    vector<vector<bool>> visited_;
    queue<pair<int, int>> q;
    int dr_[4] = {1, -1, 0, 0}; // row: 상하
    int dc_[4] = {0, 0, 1, -1}; // col: 좌우

public:
    Farm(int row, int col);
    bool hasCabbage(int row, int col) const;
    bool isVisited(int row, int col) const;
    void setFarm_(int row, int col);
    void bfs(int row, int col);
};

Farm::Farm(int row, int col)
{
    farm_.resize(row, vector<int>(col, 0));
    visited_.resize(row, vector<bool>(col, false));
}

bool Farm::hasCabbage(int row, int col) const
{
    return farm_[row][col] == 1;
}


bool Farm::isVisited(int row, int col) const
{
    return visited_[row][col];
}

void Farm::setFarm_(int row, int col)
{
    farm_[row][col] = 1;
}

void Farm::bfs(int row, int col)
{
    int rows = farm_.size();
    int cols = farm_[0].size();

    visited_[row][col] = true;
    q.push({row, col});

    while (!q.empty())
    {
        auto [cr, cc] = q.front();
        q.pop();

        for (int d = 0; d < 4; d++)
        {
            int nr = cr + dr_[d];
            int nc = cc + dc_[d];

            if ((nr >= 0 && nr < rows) && (nc >= 0 && nc < cols) &&
                (hasCabbage(nr, nc) && !visited_[nr][nc]))
            {
                visited_[nr][nc] = true;
                q.push({nr, nc});
            }
        }
    }
}

int main()
{
    // freopen("input.txt", "r", stdin);
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);

    int T, M, N, K;

    cin >> T;

    while (T--)
    {
        int num = 0;
        cin >> M >> N >> K;

        Farm farm(N, M);
        vector<pair<int, int>> cabbages;

        while (K--)
        {
            int x, y;
            cin >> y >> x;
            farm.setFarm_(x, y);
            cabbages.push_back({x, y});
        }

        for (const auto &[row, col] : cabbages)
            if (farm.hasCabbage(row, col) && !farm.isVisited(row, col))
            {
                farm.bfs(row, col);
                num++;
            }

        cout << num << '\n';
    }

    return 0;
}