[실전 문제] ROBOT

1. 문제

많은 공장에서 로봇이 이용되고 있다. 우리 월드 공장의 로봇은 바라보는 방향으로 궤도를 따라 움직이며, 움직이는 방향은 동, 서, 남, 북 가운데 하나이다. 로봇의 이동을 제어하는 명령어는 다음과 같이 두 가지이다.

명령 1. Go k

• k는 1, 2 또는 3일 수 있다. 현재 향하고 있는 방향으로 k칸 만큼 움직인다.

명령 2. Turn dir

• dir은 left 또는 right 이며, 각각 왼쪽 또는 오른쪽으로 90° 회전한다.

공장 내 궤도가 설치되어 있는 상태가 아래와 같이 0과 1로 이루어진 직사각형 모양으로 로봇에게 입력된다. 0은 궤도가 깔려 있어 로봇이 갈 수 있는 지점이고, 1은 궤도가 없어 로봇이 갈 수 없는 지점이다. 로봇이 (4, 2) 지점에서 남쪽을 향하고 있을 때, 이 로봇을 (2, 4) 지점에서 동쪽으로 향하도록 이동시키는 것은 아래와 같이 9번의 명령으로 가능하다.

로봇의 현재 위치와 바라보는 방향이 주어졌을 때, 로봇을 원하는 위치로 이동시키고, 원하는 방향으로 바라보도록 하는데 최소 몇 번의 명령이 필요한지 구하는 프로그램을 작성하시오.

---

입력

첫째 줄에 공장 내 궤도 설치 상태를 나타내는 직사각형의 세로 길이 M과 가로 길이 N이 빈칸을 사이에 두고 주어진다. 이때 M과 N은 둘 다 100이하의 자연수이다. 이어 M줄에 걸쳐 한 줄에 N개씩 각 지점의 궤도 설치 상태를 나타내는 숫자 0 또는 1이 빈칸을 사이에 두고 주어진다. 다음 줄에는 로봇의 출발 지점의 위치 (행과 열의 번호)와 바라보는 방향이 빈칸을 사이에 두고 주어진다. 마지막 줄에는 로봇의 도착 지점의 위치 (행과 열의 번호)와 바라보는 방향이 빈칸을 사이에 두고 주어진다. 방향은 동쪽이 1, 서쪽이 2, 남쪽이 3, 북쪽이 4로 주어진다. 출발지점에서 도착지점까지는 항상 이동이 가능하다.

출력

첫째 줄에 로봇을 도착 지점에 원하는 방향으로 이동시키는데 필요한 최소 명령 횟수를 출력한다.

예제 입력

5 6
0 0 0 0 0 0
0 1 1 0 1 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1 1 1 0
1 0 0 0 0 0
4 2 3
2 4 1

예제 출력

9

 

 

 

2. 풀이

이 문제는 큐에 위치(y, x) 방향, 지금까지의 명령 횟수를 저장하여 BFS로 해결할 수 있다.

 

단, 주의해야할 점은 1에서 3칸을 움직일 때 1을 만나는 순간 종료해야한다는 점의 주의해야한다. 예를 들어 '0 0 1 0'이 있을 때, 첫 번째 0에서 세 번째 1까지 이동한 후 종료해야한다는 뜻이다. 그렇지 않을 경우, 네 번째 0도 길이라 인식하기 때문에 문제가 발생한다.

import java.io.*;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {

    private static final BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
    private static final BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));

    private static int n;
    private static int m;

    private static int[][] arr;
    private static boolean[][][] isVisited;

    private static int[] dy = {0, 0, 0, 1, -1};
    private static int[] dx = {0, 1, -1, 0, 0}; // 0, 동, 서, 남, 북

    private static int ey;
    private static int ex;
    private static int ed;

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        n = Integer.parseInt(st.nextToken());
        m = Integer.parseInt(st.nextToken());

        arr = new int[n+1][m+1];
        isVisited = new boolean[n+1][m+1][5]; // 0, 동, 서, 남, 북
        for(int i = 0; i < n+1; i++) {
            arr[i][0] = 1;
        }
        for(int j = 0; j < m+1; j++) {
            arr[0][j] = 1;
        }
        for(int i = 1; i <= n; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            for(int j = 1; j <= m; j++) {
                arr[i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
            }
        }

        st = new StringTokenizer(br.readLine());
        int sy = Integer.parseInt(st.nextToken());
        int sx = Integer.parseInt(st.nextToken());
        int sd = Integer.parseInt(st.nextToken());

        st = new StringTokenizer(br.readLine());
        ey = Integer.parseInt(st.nextToken());
        ex = Integer.parseInt(st.nextToken());
        ed = Integer.parseInt(st.nextToken());

        bw.write(bfs(sy, sx, sd, 0) + "");

        br.close();
        bw.flush();
        bw.close();
    }

    private static int bfs(int sy, int sx, int sd, int sc) {
        Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(new int[] {sy, sx, sd, sc});
        isVisited[sy][sx][sd] = true;

        int cmd = Integer.MAX_VALUE;
        while(!queue.isEmpty()) {
            int[] w = queue.poll();
            int y = w[0];
            int x = w[1];
            int dir = w[2];
            int cnt = w[3];

            // 목표 위치에 도달할 경우의 최단
            if(y == ey && x == ex && dir == ed) {
                cmd = cmd > cnt ? cnt : cmd;
                break;
            }

            // 1에서 3칸 이동
            for(int i = 1; i <= 3; i++) {
                int ny = y + dy[dir] * i;
                int nx = x + dx[dir] * i;
                int ndir = dir;
                int ncnt = cnt + 1;

                if(ny < 1 || ny > n || nx < 1 || nx > m) break;
                if(arr[ny][nx] == 1) break; // 0 0 1 0 일 때, 1을 만나면 종료해야 함
                if(!isVisited[ny][nx][ndir]) {
                        isVisited[ny][nx][ndir] = true;
                        queue.add(new int[] {ny, nx, ndir, ncnt});
                }
            }

            // 회전
            for(int i = 1; i <= 4; i++) {
                // 방문한적 없고 반대방향이 아닐 경우
                if(!isVisited[y][x][i] && i != reverseDir(dir)) {
                    isVisited[y][x][i] = true;
                    queue.add(new int[] {y, x, i, cnt + 1});
                }
            }
        }

        return cmd;
    }

    private static int reverseDir(int dir) {
        switch(dir) {
            case 1: return 2;
            case 2: return 1;
            case 3: return 4;
            case 4: return 3;
        }
        return -1;
    }
}