[프로그래머스] 기둥과 보 설치 - 자바(Java)
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문제 설명
빙하가 깨지면서 스노우타우에 떠내려 온 "죠르디"는 인생 2막을 위해 주택 건축사업에 뛰어들기로 결심하였습니다. "죠르디"는 기둥과 보를 이용하여 벽면 구조물을 자동으로 세우는 로봇을 개발할 계획인데, 그에 앞서 로봇의 동작을 시뮬레이션 할 수 있는 프로그램을 만들고 있습니다.
프로그램은 2차원 가상 벽면에 기둥과 보를 이용한 구조물을 설치할 수 있는데, 기둥과 보는 길이가 1인 선분으로 표현되며 다음과 같은 규칙을 가지고 있습니다.
- 기둥은 바닥 위에 있거나 보의 한쪽 끝 부분 위에 있거나, 또는 다른 기둥 위에 있어야 합니다.
- 보는 한쪽 끝 부분이 기둥 위에 있거나, 또는 양쪽 끝 부분이 다른 보와 동시에 연결되어 있어야 합니다.
단, 바닥은 벽면의 맨 아래 지면을 말합니다.
2차원 벽면은 n x n 크기 정사각 격자 형태이며, 각 격자는 1 x 1 크기입니다. 맨 처음 벽면은 비어있는 상태입니다. 기둥과 보는 격자선의 교차점에 걸치지 않고, 격자 칸의 각 변에 정확히 일치하도록 설치할 수 있습니다. 다음은 기둥과 보를 설치해 구조물을 만든 예시입니다.
예를 들어, 위 그림은 다음 순서에 따라 구조물을 만들었습니다.
- (1,0)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (1,1)에서 오른쪽으로 보를 하나 만듭니다.
- (2,1)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (2,2)에서 오른쪽으로 보를 하나 만듭니다.
- (5,0)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (5,1)에서 위쪽으로 기둥을 하나 더 설치합니다.
- (4,2)에서 오른쪽으로 보를 설치 후, (3,2)에서 오른쪽으로 보를 설치합니다.
만약 (4,2)에서 오른쪽으로 보를 먼저 설치하지 않고, (3,2)에서 오른쪽으로 보를 설치하려 한다면 2번 규칙에 맞지 않으므로 설치가 되지 않습니다. 기둥과 보를 삭제하는 기능도 있는데 기능과 보를 삭제한 후에 남은 기둥과 보들 또한 위 규칙을 만족해야합니다. 만약, 작업을 수행한 결과가 조건을 만족하지 않는다면 해당 작업은 무시됩니다.
벽면의 크기 n, 기둥과 보를 설치하거나 삭제하는 작업이 순서대로 담긴 2차원 배열 build_frame이 매개변수로 주어질 때, 모든 명령어를 수행한 후 구조물의 상태를 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.
제한사항
- n은 5 이상 100 이하인 자연수입니다.
- build_frame의 세로(행) 길이는 1 이상 1,000 이하입니다.
- build_frame의 가로(열) 길이는 4입니다.
- build_frame의 원소는 [x, y, a, b]형태입니다
- x, y는 기둥, 보를 설치 또는 삭제할 교차점의 좌표이며, [가로 좌표, 세로 좌표] 형태입니다.
- a는 설치 또는 삭제할 구조물의 종류를 나타내며, 0은 기둥, 1은 보를 나타냅니다.
- b는 구조물을 설치할 지, 혹은 삭제할 지를 나타내며 0은 삭제, 1은 설치를 나타냅니다.
- 벽면을 벗어나게 기둥, 보를 설치하는 경우는 없습니다.
- 바닥에 보를 설치 하는 경우는 없습니다.
- 구조물은 교차점 좌표를 기준으로 보는 오른쪽, 기둥은 위쪽 방향으로 설치 또는 삭제합니다.
- 구조물이 겹치도록 설치하는 경우와, 없는 구조물을 삭제하는 경우는 입력으로 주어지지 않습니다.
- 최종 구조물의 상태는 아래 규칙에 맞춰 return 해주세요.
- return 하는 배열은 가로(열) 길이가 3인 2차원 배열로, 각 구조물의 좌표를 담고있어야 합니다.
- return 하는 배열의 원소는 [x, y, a] 형식입니다.
- x, y는 기둥, 보의 교차점 좌표이며, [가로 좌표, 세로 좌표] 형태입니다.
- 기둥, 보는 교차점 좌표를 기준으로 오른쪽, 또는 위쪽 방향으로 설치되어 있음을 나타냅니다.
- a는 구조물의 종류를 나타내며, 0은 기둥, 1은 보를 나타냅니다.
- return 하는 배열은 x좌표 기준으로 오름차순 정렬하며, x좌표가 같을 경우 y좌표 기준으로 오름차순 정렬해주세요.
- x, y좌표가 모두 같은 경우 기둥이 보보다 앞에 오면 됩니다.
입출력 예
| n | build_frame | result |
| 5 | [[1,0,0,1],[1,1,1,1],[2,1,0,1],[2,2,1,1],[5,0,0,1],[5,1,0,1],[4,2,1,1],[3,2,1,1]] | [[1,0,0],[1,1,1],[2,1,0],[2,2,1],[3,2,1],[4,2,1],[5,0,0],[5,1,0]] |
| 5 | [[0,0,0,1],[2,0,0,1],[4,0,0,1],[0,1,1,1],[1,1,1,1],[2,1,1,1],[3,1,1,1],[2,0,0,0],[1,1,1,0],[2,2,0,1]] | [[0,0,0],[0,1,1],[1,1,1],[2,1,1],[3,1,1],[4,0,0]] |
문제 풀이
[고려사항]
build_frame의 최대 길이가 1,000
[알고리즘, 구현방법]
각 설치물별로 설치와 삭제조건을 따져서 이렇게 저렇게 구현했지만 틀려서, 친절한 분의 설명을 보고 구현했다.
✅ 정답
하나의 좌표에 하나의 구조물만 설치할 수 있는게 아니라, 여러개의 구조물을 설치할 수 있기 때문에 하나의 배열로 이를 처리하려하면 복잡해진다.
하나의 좌표에는 기둥, 보가 모두 설치될 수 있고, 보가 설치되는 경우 그 보가 기둥과 연결되어있는지 혹은 양옆이 보로 연결되어 있는지 여부도 따져야하므로 이 모든 정보를 하나의 배열로 판별하려면 복잡해질 것이다. 그래서 기둥 설치 배열과 보 설치 배열로 2개의 배열을 만들어서 구현한다.
우선 각 구조물은 세워지는 방향이 다르다.
- 기둥은 설치 좌표를 기준으로 위로 세워지고,
- 보는 설치 좌표를 기준으로 오른쪽으로 세워진다.
그리고 각 구조물의 설치 조건은 아래와 같다.
| 기둥 | 보 | |
| 설치 가능 |
|
|
삭제하는 경우에도 하나씩 조건을 따져서 구현할 수 있으나, 따져야하는 게 생각보다 많아서 코딩테스트 문제를 풀때는 빨리 푸는 방식으로 하는게 나을 것 같다.
그래서 삭제의 경우, 해당 구조물을 삭제하고, 이미 설치되어 있던 구조물을 모든 다시 판별해서 위 설치 조건에 부합하는지 확인하는 방식으로 구현한다. 이미 설치되어있는 구조물을 다시 설치하면서 조건에 부합하는지 확인하여 해당 삭제가 가능한지 확인하는 방식이다.
- 좌표가 바닥인 경우 설치 불가
위 조건을 기준으로 build_frame을 순회하면서 기둥, 보 배열에 각각 설치 및 삭제를 수행한다.
이때 문제에서 주어지는 n은 격자 크기이고 기둥과 보가 설치될 수 있는 범위는 n+1임을 주의한다.
- n = 5라면, 좌표 범위는 0 ~ 5까지이므로 배열 크기는 6이되어야 함
그리고 문제 예시에 나온 것처럼 아래쪽을 바닥으로 생각하고 구조물을 설치하려고 하다보니 y좌표를 뒤집어서 사용했는데, 문제를 다시 보다보니 이 문제는 좌표 변환 없이도 구현할 수 있는 문제였다.
좌표 변환이랑 삭제 구현방식 때문에 애를 먹었다..
하여튼 문제에서 제시하는 좌표 (x,y)는 실제 배열로는 순서가 뒤집힌 (y,x)이니 이것만 주의해서 구현하면 된다.
X 1차 생각
build_frame을 순회하면서 기둥과 보의 설치 가능 여부를 확인해서 가능한 경우, 정답 배열에 해당 좌표와 기둥(0), 보(1) 정보 저장해서 구현했으나 실패..!
그래서 구조물 설치 정보 저장 info[][][0: 기둥 설치여부|1: 보 설치여부|2: 보만 설치된 경우(보끼리 연결된 보)]로 다시 했으나 실패..! 이 경우는 너무 코드도 복잡해지고 구현하면서도 본인도 헷갈려서 한참 들여다봤다..
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class Solution {
public int[][] solution(int n, int[][] build_frame) {
/**
* 기둥(0): 바닥, 보의 한쪽끝, 다른 기둥 위
* 보(1): 한쪽 끝부분이 기둥 위, 양쪽 끝이 다른 보와 동시에 연결
* - 보와 보 사이에 있는 보라면, 양쪽 보가 모두 설치된 후에야 설치 가능
* build_frame : [x,y(설치 좌표), (기둥 or 보), (삭제(0) or 설치(1))]
*
* <풀이>
* build_frame을 순회하면서 기둥과 보의 설치 가능 여부를 확인
* - 가능: 정답 배열에 해당 좌표와 기둥(0), 보(1) 정보 저장
* - 불가: continue
* </풀이>
*/
char[][] map = new char[n+1][n+1]; // 구조물 설치시 map 에 정보 저장 (구분을 위해 기둥: p, 보: b)
int x, y, structure, command;
int installCnt = 0; // 최종 설치된 구조물 수
for (int[] task: build_frame) {
x = task[0];
y = n - task[1]; // 바닥면부터 0시작 (역순으로)
structure = task[2]; // 0: 기둥 | 1: 보
command = task[3]; // 0: 삭제 | 1: 설치
if (command == 0) { // 삭제
if (structure == 0) {
// 삭제하려는 기둥 위에 기둥이 있거나, 연결된 보가 있다면 무시
// 이때, 위에 있는 보가 끝에 있는 보가 아니라면 제거 가능
if (y >= 1) {
if (map[y-1][x] == 'b') {
if (x >= 2 && map[y-1][x-1] == 'b' && x < n-1 && map[y-1][x+1] =='b') {
} else {
continue;
}
} else if (map[y-1][x] == 'p') {
continue;
}
}
} else{
// 어느쪽이든 연결된 보가 있고 && 그 보가 중간에 있는 보 일 경우 무시
if (x >= 2 && map[y][x-1] == 'b' && map[y][x-2] =='b') continue;
else if (x < n-1 && map[y][x+1] == 'b' && map[y][x+2] =='b') continue;
}
map[y][x] = 0; // 삭제
installCnt--;
} else { // 설치
if (structure == 0) {
// 바닥이거나 보의 한쪽 끝이거나 다른 기둥 위여야함
// 보의 한쪽 끝 확인 : 설치하려는 좌표의 1칸 왼쪽에 있는 칸에 보가 있는지 확인
// 기둥의 위인지 확인 : 설치하려는 좌표의 1칸 아래에 있는 칸에 기둥이 있는지 확인
if (y == n || (x >= 1 && map[y][x-1] == 'b') || (y < n && map[y+1][x] == 'p')) {
map[y][x] = 'p';
installCnt++;
}
} else {
// 한쪽 끝부분이 기둥 위, 양쪽 끝이 다른 보와 동시에 연결
// 보와 보 사이에 있는 보라면, 양쪽 보가 모두 설치된 후에야 설치 가능
if ((y < n && map[y+1][x] == 'p') || (y < n && x < n && map[y+1][x+1] == 'p') || // 한쪽 끝부분이 기둥 위
((x < n && map[y][x+1] == 'b') && (x >= 1 && map[y][x-1] == 'b'))) {
map[y][x] = 'b';
installCnt++;
}
}
}
}
int[][] answer = new int[installCnt][3];
int idx = 0;
for (int j=0; j<n+1; j++) {
for (int i=n; i>=0; i--) {
if (map[i][j] == 'p') answer[idx++] = new int[]{j, n - i, 0};
else if (map[i][j] == 'b') answer[idx++] = new int[]{j, n - i, 1};
}
}
return answer;
}
}[풀이 과정]
- build_frame 순회하면서 작업 수행
- 설치인 경우, 설치 가능 여부를 canInstall 메서드를 통해 확인후 가능한 경우 설치
- 삭제인 경우, 해당 좌표에 있는 구조물을 일단 삭제한 후, 남아있는 구조물이 모두 유효한지 확인(모든 구조물을 재설치하면서 설치 가능 여부를 확인하여서 유효성 검사)
- 유효하지 않다면, 해당 좌표를 다시 설치
- 기둥과 보가 설치되어있는 좌표와 구조물 정보를 리스트에 저장한 후, 정답 조건에 맞게 정렬하여 배열로 반환
정답 코드
static boolean[][] vertical;
static boolean[][] horizontal;
static int N;
public int[][] solution(int n, int[][] build_frame) {
vertical = new boolean[n + 1][n + 1]; // 기둥
horizontal = new boolean[n + 1][n + 1]; // 바
N = n;
for (int[] task : build_frame) {
int x = task[0];
int y = task[1];
int structure = task[2];
int command = task[3];
if (command == 1) { // 설치
if (canInstall(x, y, structure)) install(x, y, structure);
} else { // 삭제
uninstall(x, y, structure);
if (!isValidStructure()) install(x, y, structure);
}
}
List<int[]> answer = new ArrayList<>();
for (int y = 0; y <= N; y++) {
for (int x = 0; x <= N; x++) {
if (vertical[y][x]) answer.add(new int[]{x, y, 0});
if (horizontal[y][x]) answer.add(new int[]{x, y, 1});
}
}
// x좌표 기준 오름차순 -> y좌표 기준 오름차순 -> 기둥이 보보다 우선(오름차순)
answer.sort((o1, o2) -> {
if (o1[0] != o2[0]) return o1[0] - o2[0];
if (o1[1] != o2[1]) return o1[1] - o2[1];
return o1[2] - o2[2];
});
return answer.toArray(new int[answer.size()][]);
}
private void install(int x, int y, int structure) {
if (structure == 0) vertical[y][x] = true; // 기둥
else horizontal[y][x] = true; // 보
}
private void uninstall(int x, int y, int structure) {
if (structure == 0) vertical[y][x] = false; // 기둥
else horizontal[y][x] = false; // 보
}
/**
* 설치 가능여부 확인
*/
private boolean canInstall(int x, int y, int structure) {
if (structure == 0) { // 기둥
// 좌표가 바닥 - x좌표가 0인 경우 (y == 0)
if (y == 0) return true;
// 보의 한쪽 끝
// - 설치하려는 x축 한 칸 왼쪽 좌표에 보가 설치된 경우
if (x > 0 && horizontal[y][x - 1]) return true;
// - 설치하려는 좌표에 보가 설치된 경우
if (horizontal[y][x]) return true;
// 다른 기둥 위 - 설치하려는 y축 한 칸 아래 좌표에 기둥이 설치된 경우
if (y > 0 && vertical[y - 1][x]) return true;
} else { // 보
// 한쪽 끝 부분이 기둥 위
// - 설치하려는 y축 한 칸 아래 좌표에 기둥이 설치된 경우
if (y > 0 && vertical[y - 1][x]) return true;
// - 설치하려는 x축 한칸 오른쪽 좌표에서 y축 한 칸 아래 좌표에 기둥이 설치된 경우
if (y > 0 && x < N && vertical[y - 1][x + 1]) return true;
// 양쪽 끝이 다른 보와 동시에 연결 (이 경우 양쪽 보가 모두 설치된 후에야 설치 가능)
// - 설치하려는 x축 한칸 왼쪽과 한칸 오른쪽 좌표에 보가 설치된 경우
if ((x < N && horizontal[y][x + 1]) && (x > 0 && horizontal[y][x - 1])) return true;
}
return false;
}
/**
* 모든 구조물이 유효하게 설치되었는지 확인
*/
private boolean isValidStructure() {
for (int y = 0; y <= N; y++) {
for (int x = 0; x <= N; x++) {
// 구조물이 설치 되어있지만, 유효하지 않은 경우 false
if (vertical[y][x] && !canInstall(x, y, 0)) return false;
if (horizontal[y][x] && !canInstall(x, y, 1)) return false;
}
}
return true;
}