[Python] [백준🥇4] 17141번 연구소 2 (브루트 포스, BFS)

https://www.acmicpc.net/problem/17141

17141번: 연구소 2

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에 승원이가 침입했고, 바이러스를 유출하려고 한다. 승원이는 연구소의 특정 위치에 바이러스 M개를 놓을 것이고, 승원이의 신호와 동시에 바이러스는 퍼지게 된다.

연구소는 크기가 N×N인 정사각형으로 나타낼 수 있으며, 정사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다.

일부 빈 칸은 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 바이러스는 상하좌우로 인접한 모든 빈 칸으로 동시에 복제되며, 1초가 걸린다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다.

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 2

M = 3이고, 바이러스를 아래와 같이 놓은 경우 6초면 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다. 벽은 -, 바이러스를 놓은 위치는 0, 빈 칸은 바이러스가 퍼지는 시간으로 표시했다.

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

시간이 최소가 되는 방법은 아래와 같고, 5초만에 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다.

0 1 2 3 - - 2
1 2 - 3 - 0 1
2 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
3 2 1 0 1 - -
4 - 2 1 2 3 4
5 - 3 2 3 4 5

연구소의 상태가 주어졌을 때, 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨리는 최소 시간을 구해보자.

입력

첫째 줄에 연구소의 크기 N(5 ≤ N ≤ 50), 놓을 수 있는 바이러스의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 연구소의 상태가 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 2의 개수는 M보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

출력

연구소의 모든 빈 칸에 바이러스가 있게 되는 최소 시간을 출력한다. 바이러스를 어떻게 놓아도 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

풀이

import sys
from itertools import combinations
from collections import deque
input = sys.stdin.readline

n, m = map(int, input().split())
# 시간을 기록할 리스트
lab = [[] for i in range(n)]
# 바이러스 칸(2)의 좌표 리스트
virus_room = []
# 초기 시간을 무한대로 설정
INF = 987654321
for i in range(n):
    lab_row = list(map(int, input().split()))
    for j in range(n):
        # 바이러스 칸이면 (i, j)좌표 virus_room에 저장, 시간은 INF 
        if lab_row[j] == 2:
            virus_room.append((i, j))
            lab[i].append(INF)
        # 벽이면 연산 x (False)
        elif lab_row[j] == 1:
            lab[i].append(False)
        # 빈칸이면 시간은 INF
        else:
            lab[i].append(INF)
            
# 바이러스를 놓는 모든 경우의 수
virus = list(combinations(virus_room, m))
d = [(1, 0), (-1, 0), (0, 1), (0, -1)]
ans = INF

# 바이러스를 놓는 모든 경우의 수만큼 진행
for i in range(len(virus)):
    # 리스트 복사
    lab_copy = [i[:] for i in lab]
    queue = deque()
    # m개의 바이러스를 놓고 시간을 0으로 초기화
    for j in range(m):
        queue.append((virus[i][j][0], virus[i][j][1]))
        lab_copy[virus[i][j][0]][virus[i][j][1]] = 0
    while queue:
        x, y = queue.popleft()
        for i in range(4):
            dx = x + d[i][0]
            dy = y + d[i][1]
            if -1 < dx < n and -1 < dy < n and lab_copy[dx][dy]:
                # 4방향의 값 비교 and 더 작은값으로 설정
                # 바이러스는 동시에 퍼지지만 queue에 넣은 순서대로 연산되서
                if lab_copy[x][y] + 1 < lab_copy[dx][dy]:
                    lab_copy[dx][dy] = lab_copy[x][y] + 1
                    queue.append((dx, dy))
    # 바이러스가 퍼진 후 가장 오래 걸리는 시간(안 퍼진 곳은 INF일것임)
    max_time = 0
    for i in range(n):
        max_time = max(max_time, max(lab_copy[i]))
    # 이전 수행과 비교하여 더 작은값을 채택
    ans = min(ans, max_time)
    
if ans == INF:
    print(-1)
else:
    print(ans)