[코딩테스트] DFS BFS 문제 풀이 실습

문제 1. 음료수 얼려 먹기

N x M 크기의 얼음 틀에서 구멍은 0, 칸막이는 1로 표시된다.

구멍이 뚫려 있는 부분(0)끼리 상하좌우로 붙어있는 경우, 서로 연결되어 있는 것으로 간주한다.

얼음 틀의 모양이 주어졌을 때, 생성되는 총 아이스크림의 개수를 구하는 프로그램을 작성하라.

 

EX) 아래 예시에서는 아이스크림이 3개 생성된다.

0 0 1 1 0

0 0 0 1 1

1 1 1 1 1

0 0 0 0 0

 

입력 조건

- 첫 번째 줄에 얼음틀의 세로길이 n, 가로길이 m이 주어지며, 1<=n,m <=1000dlek.

- 두 번째 줄부터 N+1번째 줄까지 얼음 틀의 형태가 주어진다.

- 구멍이 뚫려있는 부분은 0, 그렇지 않은 부분은 1일 때, 한 번에 만들 수 있는 아이스크림의 개수를 출력한다.

이 문제는 연결요소 찾기, 즉 Connected-component를 찾는 문제이다.

 

풀이

이 문제는 DFS, BFS를 이용해서 연결 요소의 개수가 몇 개인지 구하면 된다.

상하좌우로 연결되어 있는 요소들은 인접한 요소라고 생각할 수 있다.

각 위치에서 상하좌우 위치는 인접한 노드인 것으로 가정하고, 

특정 지점에서 DFS, BFS를 실행해서 이동 가능한 모든 경로(0)에 대해서 방문 처리를 할 수 있다.

1. 특정 지점의 상,하,좌,우를 살펴본 뒤, 그 중 값이 '0'이면서 아직 방문하지 않은 지점이 있다면 해당 지점을 방문

2. 방문한 지점에서 다시 항,하,좌,우를 살펴보면서 방문을 진행하는 과정을 반복하여, 연결된 모든 지점을 방문

3. 모든 노드에 대하여 1~2번의 과정을 반복해서, 방문하지 않은 지점의 수를 카운트한다.

 

#공백을 기준으로 n,m을 입력받은 다음, 2차원 리스트의 맵 정보를 입력받는다.

n,m = map(int, input().split())

graph = []

for i in range(n):

    graph.append(list(map(int, input())))

#모든 노드(위치)에 대해 음료수 채우기

result = 0

for i in range(n):

    for j in range(m):

        if dfs(i,j)==True:

        result +=1

 

print(result)

 

# 위 코드 실행 전, DFS 함수 정의 : 특정 노드를 방문하고 연결된 모든 노드들도 방문

 def dfs(x,y): 

    if x<=-1 or x>=n or y<=1 or y>=m: #주어진 범위를 벗어난다면 즉시 종료

        return False

    if graph[x][y] == 0: #현재 노드가 0이라면, (+현재 노드를 아직 방문하지 않았다면) 방문처리 후, 상하좌우의 위치도 모두 재귀적 호출. 여기서는 재귀적 호출을 통해서 방문 처리만 할 뿐이지, return 값을 사용하지 않기 때문에 연결된 노드에 대해서 방문 처리를 할 뿐.

        graph[x][y] = 1

        dfs(x-1, y)

        dfs(x, y-1)

        dfs(x+1, y)

        dfs(x, y+1)

        return True #현재 위치에 대해서 처음 dfs가 수행된 것이므로 그 위치의 result값을 증가시킨다.

 

맨 왼쪽 위부터 차례로 탐색을 하되, 0을 찾으면 상하좌우를 살펴 그 위치와 연결된 모든 0인 부분을 1로 만든다.

그러면 연결된 부분(0으로 연결된 덩어리)을 한 번만 카운트하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

 

문제 2. 미로 탈출

N x M 크기의 미로의 (1,1) 위치에 내가 서 있고, 출구는 (N,M)에 존재하며, 한 번에 한 칸씩 이동할 수 있다.

괴물이 있는 곳은 0, 괴물이 없는 곳은 1이라고 할 때, 탈출하기 위해 움직여야 하는 최소 칸의 개수는?

단, 칸을 셀 때는 시작 칸과 마지막 칸을 포함해서 계산한다.

 

풀이

"BFS"는 최단 거리를 탐색할 때 사용할 수 있는 알고리즘이다.

시작 지점에서 가까운 노드부터 차례대로 그래프의 모든 노드를 탐색하기 때문.

상하좌우로 연결된 모든 노드는 이동이 가능하므로, 거리는 1로 동일하다.

따라서, (1,1) 지점부터 BFS를 수행해 모든 노드에 대한 최단거리 값을 기록하는 방식으로 해결한다.

 

1. 인접한 노드 중에서 초기 원소 값이 1인 경우에 한해서만 BFS를 진행하면 된다.

2. (1,1)좌표에서 상,하,좌,우로 탐색을 진행했을 때, 바로 옆 노드(1,2) 가 1이라면 (1,2) 위치의 노드를 방문하게 되고, 이 노드까지의 거리는 2라는 것을 나타내기 위해 (1,2) 노드의 값을 2로 바꾸어서 큐로 담는다.

다시 이 노드를 꺼내서 인접 노드를 방문한다.

매번 새로운 지점을 방문할 때, 이전 지점의 값에 1을 더할 수 있도록 한다.

 

코드 구현

 

from collections import deque

n,m = map(int, input().split())

graph = []

for i in range(n):

    graph.append(list(map(int, input())))

 

#이동할 네 가지 방향 정의

dx=[-1,1,0,0]

dy=[0,0,-1,1]

 

print(bfs(0,0)) #결과 출력, 출력하기 전에 BFS 함수가 구현되어 있어야 함.

 

#BFS 함수 구현

def bfs(x,y):

    queue = deque()

    queue.append((x,y))

    while queue: #큐가 빌 때까지 반복

        x,y = queue.popleft() 

        for i in range(4):#현재 위치에서 4가지 방향으로 위치 확인

            nx = x+dx[i],

            ny = y+dy[i]

            if nx<0 or nx>=n or ny<0 or ny>=m: #미로찾기 공간을 벗어난 경우 무시

                continue

            if graph[x][y]==0 : #벽인 경우에도 무시

                continue

            if graph[nx][ny] ==1 : #해당 노드를 처음 방문하면 최단 거리 기록

                graph[nx][ny] = graph[x][y]+1

                queue.append((nx,ny))

    return graph[n-1][m-1] # 가장 오른쪽 아래까지의 최단 거리를 반환

 

오류 수정

위의 코드를 그대로 출력하면 아래와 같은 오류가 발생한다.

TypeError: '<' not supported between instances of 'tuple' and 'int'

 

바로 if nx<0 or nx>=n or ny<0 or ny>=m: 이 부분에서인데,

원인은 nx를 정의한 다음 ,를 구분해두어 해당 부분이 튜플이 되어버렸기 때문.

그래서 nx와 ny와 각각 잘 정의될 수 있도록 , 를 삭제해준다.

 

 

코드 구현(수정)

from collections import deque

n,m = map(int, input().split())

graph = []

for i in range(n):

    graph.append(list(map(int, input())))

 

#이동할 네 가지 방향 정의

dx=[-1,1,0,0]

dy=[0,0,-1,1]

 

print(bfs(0,0)) #결과 출력, 출력하기 전에 BFS 함수가 구현되어 있어야 함.

 

#BFS 함수 구현

def bfs(x,y):

    queue = deque()

    queue.append((x,y))

    while queue: #큐가 빌 때까지 반복

        x,y = queue.popleft() 

        for i in range(4):#현재 위치에서 4가지 방향으로 위치 확인

            nx = x+dx[i]

            ny = y+dy[i]

            if nx<0 or nx>=n or ny<0 or ny>=m: #미로찾기 공간을 벗어난 경우 무시

                continue

            if graph[x][y]==0 : #벽인 경우에도 무시

                continue

            if graph[nx][ny] ==1 : #해당 노드를 처음 방문하면 최단 거리 기록

                graph[nx][ny] = graph[x][y]+1

                queue.append((nx,ny))

    return graph[n-1][m-1] # 가장 오른쪽 아래까지의 최단 거리를 반환

 

이렇게 코드를 구현하면 오류 없이 잘 구현되었음을 확인할 수 있다.

 

 

코딩테스트 준비하기

2023.01.23 - [Data Science] - [코딩 테스트] DFS BFS 개념 - 스택 큐 자료구조 재귀함수 기초

2022.12.24 - [Data Science] - [코딩테스트] 구현, 시뮬레이션과 완전 탐색

2022.12.23 - [Data Science] - [코딩테스트] 그리디 알고리즘(Greedy), 탐욕법

2022.12.20 - [Data Science] - [코딩테스트] 파이썬 문법 기초 복습 : 입출력부터 자주 쓰이는 라이브러리까지

2022.12.19 - [Data Science] - [코딩테스트] 파이썬 문법 기초 복습 : 자료형

2022.12.18 - [Data Science] - [코딩테스트] 코딩테스트 및 관련 알고리즘의 개요

 

https://www.youtube.com/watch?v=m-9pAwq1o3w&list=PLRx0vPvlEmdAghTr5mXQxGpHjWqSz0dgC *내용에 대한 모든 저작권은 해당 영상의 원저작자에게 있습니다.