[백준] 14503_로봇 청소기(java)

https://www.acmicpc.net/problem/14503

14503번: 로봇 청소기

문제

로봇 청소기가 주어졌을 때, 청소하는 영역의 개수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

로봇 청소기가 있는 장소는 N×M 크기의 직사각형으로 나타낼 수 있으며, 1×1크기의 정사각형 칸으로 나누어져 있다. 각각의 칸은 벽 또는 빈 칸이다. 청소기는 바라보는 방향이 있으며, 이 방향은 동, 서, 남, 북중 하나이다. 지도의 각 칸은 (r, c)로 나타낼 수 있고, r은 북쪽으로부터 떨어진 칸의 개수, c는 서쪽으로 부터 떨어진 칸의 개수이다.

로봇 청소기는 다음과 같이 작동한다.

1. 현재 위치를 청소한다.
2. 현재 위치에서 현재 방향을 기준으로 왼쪽방향부터 차례대로 탐색을 진행한다.
   1. 왼쪽 방향에 아직 청소하지 않은 공간이 존재한다면, 그 방향으로 회전한 다음 한 칸을 전진하고 1번부터 진행한다.
   2. 왼쪽 방향에 청소할 공간이 없다면, 그 방향으로 회전하고 2번으로 돌아간다.
   3. 네 방향 모두 청소가 이미 되어있거나 벽인 경우에는, 바라보는 방향을 유지한 채로 한 칸 후진을 하고 2번으로 돌아간다.
   4. 네 방향 모두 청소가 이미 되어있거나 벽이면서, 뒤쪽 방향이 벽이라 후진도 할 수 없는 경우에는 작동을 멈춘다.

로봇 청소기는 이미 청소되어있는 칸을 또 청소하지 않으며, 벽을 통과할 수 없다.

입력

첫째 줄에 세로 크기 N과 가로 크기 M이 주어진다. (3 ≤ N, M ≤ 50)

둘째 줄에 로봇 청소기가 있는 칸의 좌표 (r, c)와 바라보는 방향 d가 주어진다. d가 0인 경우에는 북쪽을, 1인 경우에는 동쪽을, 2인 경우에는 남쪽을, 3인 경우에는 서쪽을 바라보고 있는 것이다.

셋째 줄부터 N개의 줄에 장소의 상태가 북쪽부터 남쪽 순서대로, 각 줄은 서쪽부터 동쪽 순서대로 주어진다. 빈 칸은 0, 벽은 1로 주어진다. 지도의 첫 행, 마지막 행, 첫 열, 마지막 열에 있는 모든 칸은 벽이다.

로봇 청소기가 있는 칸의 상태는 항상 빈 칸이다.

출력

로봇 청소기가 청소하는 칸의 개수를 출력한다.

 

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#접근

특별한 알고리즘 기법을 생각하기보다는 시뮬레이션 느낌이 강해서 문제 그대로 코딩을 진행하기로 결정함.

로봇 헤드의 방향을 전환하기 위해서 % 연산을 이용하고 간단한 while 문으로 시뮬레이션 하기 위해서 각 행위마다 메소드를 따로 두어 분리하는 방향으로 구현을 진행함.

 

 

구현에 필요한 자료구조 및 변수들

• 맵의 크를 담을 N, M
• 로봇의 헤드 방향을 나타내는 d
• 로봇의 위치를 담을 robotX, robotY
• 로봇이 이동해야하는 위치를 담을 nx, ny
• 청소한 영역의 개수를 저장하고 있는 result
• 로봇이 돌아다닐 공간의 정보를 담을 2차원 배열 : int map[][]
• 시뮬레이션의 동작 종료를 위한 isEnd
• 로봇이 후진을 한 상태인지 아닌지 판단하기 위한 isBack

package BOJ;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

// 실행 시간 80ms
public class BOJ_14503_로봇청소기 {

	public static int N, M, d, robotX, robotY, nx, ny, result, map[][];
	public static boolean isEnd, isBack;

	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		String input1[] = br.readLine().split(" ");
		N = Integer.parseInt(input1[0]);
		M = Integer.parseInt(input1[1]);

		map = new int[N][M]; // 입력 상태를 저장할 2차원 배열 생성
		String input2[] = br.readLine().split(" ");
		robotX = Integer.parseInt(input2[0]); // 로봇의 시작 x위치
		robotY = Integer.parseInt(input2[1]); // 로봇의 시작 y위치
		d = Integer.parseInt(input2[2]); // 로봇 헤드의 시작 방향

		// input 값 입력 받기
		for(int i = 0; i < N; i++) {
			String input3[] = br.readLine().split(" ");
			for(int j = 0; j < M; j++) {
				map[i][j] = Integer.parseInt(input3[j]);
			}
		}
		
		// 로직 수행
		while(true) {
			isBack = false;
			clear(); // 현재 로봇이 있는 위치 청소
			rotate(); // 네 방향으로 청소할 수 있는 영역이 있는지 탐색
			if(!isBack) go(); // 후진을 한 경우가 아니면 로봇 위치 갱신
			if(isEnd) break; // 종료 조건
		}
		// 결과 출력
		System.out.println(result);
	}

	public static void clear() {
		// 현재 로봇이 있는 곳이 0이라면 청소가 필요하므로 청소
		if(map[robotX][robotY] == 0) {	
			result++; // 청소했으니 영역 카운팅 증가
			map[robotX][robotY] = 2; // 청소한 부분을 2로 셋팅
		}
	}

	public static void rotate() {
		nx = robotX; // 로봇이 움직일 위치 저장
		ny = robotY; // 로봇이 움직일 위치 저장

		// 4번 방향 전환 시도
		for(int i = 0; i < 4; i++) {
			// 현재 방향에서 왼쪽 방향 탐색
			d = (d + 3) % 4;
			if(d == 0) {
				if(checkRange(nx - 1, ny)) continue;
				if(map[nx - 1][ny] == 0) { // 북쪽 방향은 좌표 상 (x - 1, y) 위치이므로 청소가 가능한지 확인
					nx = nx - 1;
					break; 
				}
			} else if(d == 3) {
				if(checkRange(nx, ny - 1)) continue;
				if(map[nx][ny - 1] == 0) { // 서쪽 방향은 좌표 상 (x, y - 1) 위치이므로 청소가 가능한지 확인
					ny = ny - 1;
					break;
				}
			} else if(d == 2) {
				if(checkRange(nx + 1, ny)) continue;
				if(map[nx + 1][ny] == 0) { // 남쪽 방향은 좌표 상 (x + 1, y) 위치이므로 청소가 가능한지 확인
					nx = nx + 1;
					break;
				}
			} else {
				if(checkRange(nx, ny + 1)) continue;
				if(map[nx][ny + 1] == 0) { // 동쪽 방향은 좌표 상 (x, y + 1) 위치이므로 청소가 가능한지 확인
					ny = ny + 1;
					break;
				}
			}
			// 한 바퀴를 다 회전했는데 청소할 수 있는 구역을 발견하지 못한 경우
			if(i == 3) back();
		}
	}

	public static void go() {
		// 다음에 이동할 위치로 로봇 위치 변경
		robotX = nx;
		robotY = ny;
	}

	public static void back() {
		// 각 로봇이 바라보는 반대 방향으로 후진했을 때 범위를 벗어나지 않고 벽이 아닌 경우 이동 가능
		// 이동이 가능하다면 로봇의 현재 위치 변경
		if(d == 0) {
			if(!checkRange(robotX + 1, robotY) && map[robotX + 1][robotY] != 1) {
				robotX = robotX + 1;
			}
		} else if(d == 1) {
			if(!checkRange(robotX, robotY - 1) && map[robotX][robotY - 1] != 1) {
				robotY = robotY - 1;
			}
		} else if(d == 2) {
			if(!checkRange(robotX - 1, robotY) && map[robotX - 1][robotY] != 1) {
				robotX = robotX - 1;
			}
		} else {
			if(!checkRange(robotX, robotY + 1) && map[robotX][robotY + 1] != 1)
				robotY = robotY + 1;
		}

		// 기존에 저장해둔 위치와 위에서 갱신된 로봇의 위치가 그대로라면 후진을 못하는 경우이므로 isEnd를 true로 변경
		if(nx == robotX && ny == robotY) isEnd = true;
		// 그게 아니라면 후진이 가능한 경우이므로 isBack을 true로 변경
		else isBack = true;
	}

	public static boolean checkRange(int x, int y) {
		return x < 0 || x >= N || y < 0 || y >= M;
	}
}