[실전 문제] TOMATO

1. 문제

철수의 토마토 농장에서는 토마토를 보관하는 큰 창고를 가지고 있다. 토마토는 아래의 그림과 같이 격자모양 상자의 칸에 하나씩 넣은 다음, 상자들을 수직으로 쌓아 올려서 창고에 보관한다.

창고에 보관되는 토마토들 중에는 잘 익은 것도 있지만, 아직 익지 않은 토마토들도 있을 수 있다. 보관 후 하루가 지나면, 익은 토마토들의 인접한 곳에 있는 익지 않은 토마토들은 익은 토마토의 영향을 받아 익게 된다. 하나의 토마토에 인접한 곳은 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽, 앞, 뒤 여섯 방향에 있는 토마토를 의미한다. 대각선 방향에 있는 토마토들에게는 영향을 주지 못하며, 토마토가 혼자 저절로 익는 경우는 없다고 가정한다. 철수는 창고에 보관된 토마토들이 며칠이 지나면 다 익게 되는지 그 최소 일수를 알고 싶어 한다.

토마토를 창고에 보관하는 격자모양의 상자들의 크기와 익은 토마토들과 익지 않은 토마토들의 정보가 주어졌을 때, 며칠이 지나면 토마토들이 모두 익는지, 그 최소 일수를 구하는 프로그램을 작성하라. 단, 상자의 일부 칸에는 토마토가 들어있지 않을 수도 있다.

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입력

첫 줄에는 상자의 크기를 나타내는 두 정수 M,N과 쌓아올려지는 상자의 수를 나타내는 H 가 주어진다. M은 상자의 가로 칸의 수, N은 상자의 세로 칸의 수를 나타낸다. 단, 2 ≤ M ≤ 100, 2 ≤ N ≤ 100, 1 ≤ H ≤ 100 이다. 둘째 줄부터는 가장 밑의 상자부터 가장 위의 상자까지에 저장된 토마토들의 정보가 주어진다. 즉, 둘째 줄부터 N개의 줄에는 하나의 상자에 담긴 토마토의 정보가 주어진다. 각 줄에는 상자 가로줄에 들어있는 토마토들의 상태가 M개의 정수로 주어진다. 정수 1은 익은 토마토, 정수 0 은 익지 않은 토마토, 정수 -1은 토마토가 들어있지 않은 칸을 나타낸다. 이러한 N개의 줄이 H 번 반복하여 주어진다.

출력

여러분은 토마토가 모두 익을 때까지 최소 며칠이 걸리는지를 계산해서 출력해야 한다. 만약, 저장될 때부터 모든 토마토가 익어있는 상태이면 0을 출력해야 하고, 토마토가 모두 익지는 못하는 상황이면 -1 을 출력해야 한다.

예제 입력

case 1)

5 3 1
0 -1 0 0 0
-1 -1 0 1 1
0 0 0 1 1

 

case 2)

5 3 2
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 1 0 0
0 0 0 0 0

 

case 3)

4 3 2
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
-1 -1 -1 -1
1 1 1 -1

예제 출력

case 1) -1

case 2) 4

case 3) 0

 

 

 

2. 풀이

이 문제의 핵심은 3차원 배열을 이용하여 BFS 탐색하는 것이다. 단, 주의해야할 점은 익지 않은 토마토가 하나라도 있을 경우 -1을 출력해야한다.

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 h;

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

    private static int[] dz = {1, -1, 0, 0, 0, 0}; // 위, 아래, 상, 하, 우, 좌
    private static int[] dy = {0, 0, 1, -1, 0, 0};
    private static int[] dx = {0, 0, 0, 0, 1, -1};

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

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

        arr = new int[h][n][m];
        isVisited = new boolean[h][n][m];
        dist = new int[h][n][m];

        Queue<int[]> queue = new LinkedList<>();

        for(int k = 0; k < h; k++) {
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                st = new StringTokenizer(br.readLine());
                for (int j = 0; j < m; j++) {
                    arr[k][i][j] = Integer.parseInt(st.nextToken());
                    if(arr[k][i][j] == 1) {
                        queue.add(new int[] {k, i, j});
                        isVisited[k][i][j] = true;
                    }
                }
            }
        }

        int count = 0;
        while(!queue.isEmpty()) {
            int[] w = queue.poll();
            for(int i = 0; i < 6; i++) {
                int z = w[0] + dz[i];
                int y = w[1] + dy[i];
                int x = w[2] + dx[i];

                if(z >= 0 && z < h && y >= 0 && y < n && x >= 0 && x < m) {
                    if(!isVisited[z][y][x] && arr[z][y][x] == 0) {
                        isVisited[z][y][x] = true;
                        queue.add(new int[] {z, y, x});
                        arr[z][y][x] = 1;

                        dist[z][y][x] = dist[w[0]][w[1]][w[2]] + 1;
                        count = Math.max(count, dist[z][y][x]);
                    }
                }
            }
        }

        boolean flag = false;
        for(int k = 0; k < h; k++) {
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                for (int j = 0; j < m; j++) {
                    if(arr[k][i][j] == 0) {
                        flag = true;
                    }
                }
            }
        }

        if(flag) bw.write("-1");
        else bw.write(count + "");

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

}