프로그래머스 기둥과 보 설치 Kotlin (구현)

문제 출처 : https://programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/60061

코딩테스트 연습 - 기둥과 보 설치

 

문제 설명

빙하가 깨지면서 스노우타운에 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. (1, 0)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (1, 1)에서 오른쪽으로 보를 하나 만듭니다.
2. (2, 1)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (2, 2)에서 오른쪽으로 보를 하나 만듭니다.
3. (5, 0)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (5, 1)에서 위쪽으로 기둥을 하나 더 설치합니다.
4. (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 기둥과 보를 삭제한 후에 남은 기둥과 보들 또한 위 규칙을 만족해야 합니다. 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

입출력 예에 대한 설명

입출력 예 #1

문제의 예시와 같습니다.

입출력 예 #2

여덟 번째 작업을 수행 후 아래와 같은 구조물 만들어집니다.

아홉 번째 작업의 경우, (1, 1)에서 오른쪽에 있는 보를 삭제하면 (2, 1)에서 오른쪽에 있는 보는 조건을 만족하지 않으므로 무시됩니다.

열 번째 작업의 경우, (2, 2)에서 위쪽 방향으로 기둥을 세울 경우 조건을 만족하지 않으므로 무시됩니다.

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혼자 풀기가 막막하다면, 풀이 강의를 들어보세요 (클릭)

풀이

2020 KAKAO BLIND 코테에 나왔던 어질어질한 구현 문제이다.

삭제 조건을 단순히 해당 기둥 혹은 보 근처의 요소들을 검사해서 새로 조건을 만든다면,

계속 조건을 추가 및 수정하다가 스트레스로 죠르디한테 욕을 하고 있을 것이다.

약간의 아이디어를 통해 간편하게 구현하자.

 

본인은 3개월 전 MAP으로 풀었었는데, 오늘 3차원 배열을 이용해 다시 풀었다.

MAP과 3차원 배열은 기둥과 보 상태를 저장하는 데에 사용했는데, MAP을 이용한 풀이는 굉장히 비효율적이니
3차원 배열 풀이를 설명하겠다.

 

우선 우리가 일반적으로 사용하는 배열의 인덱스와 주어진 그래프의 인덱스 R은 반대라는 것을 알아야 한다.

R은 행을 말하며, 문제에선 X와 Y로 주어졌는데 본인은 이를 R과 C로 바꾸어서 사용했다.

X는 가로축 Y는 세로축 즉, R = Y, C = X이다.

여기서 인덱스 R이 반대라는 말은 예제 1의 0행,1열 기둥을 A라 할 때, 실제 배열에선 A가 5행 1열에 저장된다는 것이다.

이는 n-r로 표현할 수 있다. 즉, arr[n-r][c]에 기둥 A가 저장되었고, A기둥의 위는 arr[4][1]이 된다.

 

위에서 약간의 아이디어가 필요하다고 했는데, 삭제가 가능하려면 삭제를 하고 남아있는 기둥과 보가 문제의 조건을 계속 만족해야 한다. 이를 다시 생각하면 남아있는 기둥과 보가 여전히 설치 가능한 조건이어야 한다는 걸 알 수 있다.

즉, 설치할 때 사용했던 조건들을 삭제할 때 재사용하는데, 이를 삭제하려던 기둥 혹은 보를 삭제한 다음, 전체 그래프를 돌면서 기둥과 보가 설치되어있는 부분에 대해서만 기둥 혹은 보의 설치 가능 여부를 확인하면 된다. 이 중 하나라도 설치 불가라면 삭제 불가이기 때문에 삭제했던 기둥 혹은 보를 다시 설치한다.

 

이제 기둥과 보의 설치 조건만 알면 구현할 수 있다.

기둥과 보의 설치 조건은 아래에 있다.

3차원 배열을 사용하는 이유는, 2차원 배열에 기둥과 보의 상태를 저장하면, 좌표가 겹치는 곳은 기둥 과 보 중 하나만 저장할 수 있기 때문에 3차원 배열 arr[기둥 or 보][r][c]를 이용하여 기둥과 보를 따로 저장하고 검사한다. 

주의할 점은 문제에서 그래프를 벗어나는 입력은 주어지지 않는다고 했다.

하지만 설치 조건을 검사할 때, r-1, r+1, c-1, c+1 등을 검사하기 때문에, 검사할 땐 인덱스가 그래프의 범위를 벗어나지 않는지 확인해야 한다.

또, 출력의 정렬은 위에서 만든 3차원 배열을 정렬 조건에 맞게 탐색하면 따로 정렬을 하지 않아도 정렬된 데이터를 뽑아낼 수 있다. 이때 위에서 R(행)을 뒤집어 사용했단 것에 주의하자. 

 

기둥

 

 

1. 기둥은 맨 아래(행이 n일 때) 항상 설치 가능하다.

arr[0][0~5] 항상 가능

2. 아래 왼쪽에 보가 있거나, 아래 오른쪽에 보가 있을 때 설치 가능하다. 그림상으론 아래지만 좌표상으론 동일한 행.

arr[보][r][c+1] || arr[보][r][c+1]

3. 아래에 보가 있는 경우 설치 가능하다.

아래에 보가 있는 경우는 아래에 기둥이 있는 경우(1번 조건에서 통과), 아래에 기둥은 없지만 왼쪽에 보가 있는 경우다.

arr[보][r][c-1] && arr[보][r][c]

 

보

1. 우측 아래, 또는 아래에 기둥이 있는 경우 설치 가능하다. 이때 기둥은 좌표상으로도 보보다 한 행 아래 존재한다.

arr[기둥][r][c+1] || arr[기둥][r][c]

 

2. 좌, 우에 보가 있는 경우 설치 가능하다. 구분을 위해 색을 바꿔봤다.

arr[보][r][c-1] && arr[보][r][c+1]

코드1

class Solution {
    val state = Array(2){Array(102){BooleanArray(102)}}
    
    fun destroy(r : Int, c : Int, n : Int, kind : Int){
        //삭제하고 남은 기둥과 보가 조건에 어긋나지 않는지 체크
        state[kind][r][c]=false
        for(i in 0 .. n){
            for(j in 0 .. n){
                if(state[0][i][j]){
                    //조건에 어긋난다면 삭제 불가 -> 다시 살리고 종료
                    if(!canInstall(i,j,n,0)){
                        state[kind][r][c]=true
                        return
                    }    
                }
                if(state[1][i][j]){
                    //조건에 어긋난다면 삭제 불가 -> 다시 살리고 종료
                    if(!canInstall(i,j,n,1)){
                        state[kind][r][c]=true
                        return
                    }    
                }
                
            }
        }
    }
    
    fun canInstall(r : Int, c : Int, n : Int, kind : Int) : Boolean{
        //기둥 설치
        var check = false
        if(kind==0){
            if(r==n|| state[1][r][c]){
                // println("기둥 설치 성공 $r $c $kind")
                check=true
            }
            else if(r<n && state[0][r+1][c]){
                check=true
            }
            else if(c>0 && state[1][r][c-1]){
                check=true  
            }
        }
        //보 설치
        else{
            if(c in 1 .. n-1 && state[1][r][c-1] && state[1][r][c+1]){
                check=true
            }
            else if(r<n &&c<n &&(state[0][r+1][c] || state[0][r+1][c+1])){
                check =true
            }
        }
        return check
    }
    
    fun solution(n: Int, build_frame: Array<IntArray>): Array<IntArray> {
        var answer = ArrayList<IntArray>()
        //kind==0 기둥 1보
        //order==0 삭제 1설치
        for(input in build_frame){
            val (c,r,kind,order) =input
            when{
                //설치
                order==1 -> if(canInstall(n-r,c,n,kind)) state[kind][n-r][c]=true
                //삭제
                else -> destroy(n-r,c,n,kind)
            }
        }
        for(c in 0 .. n){
            for(r in n downTo 0){
                if(state[0][r][c]){
                    answer.add(intArrayOf(c,n-r,0))
                }
                if(state[1][r][c]){
                    answer.add(intArrayOf(c,n-r,1))
                }
            }
        }
        
        return answer.toTypedArray()
    }
}

코드2

class Solution {
        //return x,y,a or x,y,b
        //return x기준 오름차순 x같으면 y기준 오름차순
        //모두 같은 경우 기둥이 보보다 앞에 오면 됨
    fun sortResult(answer : ArrayList<IntArray>){
        answer.sortWith(Comparator{ a,b -> when{
            a[0]<b[0] -> -1
            a[0]==b[0] -> when{
                a[1]<b[1] -> -1
                a[1]==b[1] -> when{
                    a[2]<b[2] ->-1
                    else -> 1
                }
                else -> 1
            }
            else -> 1
        }})
    }
    fun canCol(x : Int, y : Int, map : MutableMap<String,Boolean>) : Boolean{
        val col1 = x.toString()+" "+(y-1).toString()+" 0"
        val paper1 = (x-1).toString()+" "+y.toString()+" 1"  
        val paper2 = x.toString()+" "+y.toString()+" 1"
        if(y==0 || map[col1]==true|| map[paper1]==true || map[paper2]==true ){  
            return true
        }
        return false
    }
    fun canPaper(x : Int, y : Int, map : MutableMap<String,Boolean>) : Boolean{

        val col1 = x.toString()+" "+(y-1).toString()+" 0"
        val col2 = (x+1).toString()+" "+(y-1).toString()+" 0"
        val paper1 = (x-1).toString()+" "+y.toString()+" 1"        
        val paper2 = (x+1).toString()+" "+y.toString()+" 1"
        if(map[col1]==true || map[col2]==true || (map[paper1]==true && map[paper2]==true)){
            return true            
        }
        return false
    }
    fun canDestroy(x: Int, y : Int, map : MutableMap<String,Boolean>,n : Int) : Boolean{

        //주변 자리에 있는 기둥과 보가 조건에 맞지 않다면 해당 기둥/보는 삭제 불가
        for(i in 0 .. n){                
            for(j in 0 .. n){               
                val col1 = i.toString()+" "+j.toString()+" 0"
                val paper1 = i.toString()+" "+j.toString()+" 1"
                if(map[col1]==true){//존재하는 기둥에 대해서만
                    if(!canCol(i,j,map)){ 
                        return false
                    }
                }

                if(map[paper1]==true){//존재하는 보에 대해서만
                    if(!canPaper(i,j,map)){
                        return false
                    }
                }
            }       
        }
        return true
    }

    fun solution(n: Int, build_frame: Array<IntArray>): Array<IntArray> {

        //build_frame = x,y, a==0 기둥 a==1 보 b==0 삭제 b==1설치
        //보는 바닥엔 설치 x
        //보는 좌표 기준으로 오른쪽, 기둥은 위쪽으로 설치
        //조건에 맞지 않는 명령은 무시됨
        //겹치도록 설치하는 경우, 없는 구조물 삭제하는 경우는 입력 없음
        //기둥은 바닥 위, 보의 한쪽 끝 부분 위, 다른 기둥 위
        //보는 한쪽 끝부분이 기둥 위, 양쪽 끝 부분이 다른 보와 동시 연결
        val map = mutableMapOf<String,Boolean>()
        for(i in build_frame.indices){
            val (x,y,kind,order) = build_frame[i]
            //x가로 y 세로
            //기둥일때
            if(kind==0){
                if(x<0 || x>n || y<0 || y>=n)continue
                val col = x.toString()+" "+y.toString()+" 0"
                //설치
                if(order==1){
                    //조건에 맞으면 설치
                    if(map[col]==true) continue
                    if(canCol(x,y,map)){
                        map.put(col,true)
                    }
                }
                //삭제
                else{
                    if(map[col]!=true) continue
                    map[col]=false
                    if(!canDestroy(x,y,map,n)){//삭제할 수 없다면 원상복귀
                        map[col]=true
                    }
                }                
            }
            //보일때
            else{
                if(x<0 || x>=n || y<=0 || y>n)continue
                val paper = x.toString()+" "+y.toString()+" 1"
                //설치
                if(order==1){
                    if(map[paper]==true) continue
                    if(canPaper(x,y,map)){
                        map.put(paper,true)
                    }
                }
                //삭제
                else{
                    if(map[paper]!=true) continue
                    map[paper]=false
                    if(!canDestroy(x,y,map,n)){//삭제할 수 없다면 원상복귀
                        map[paper]=true
                    }
                }            
            }

        }//반복문 끝

        var answer = ArrayList<IntArray>()
        for(i in map){
            val (x,y,kind) = i.key.split(' ').map{it.toInt()}
            if(i.value){//map에 true인 것들이 살아있는 기둥,보
               answer.add(intArrayOf(x,y,kind))
           }
        }
        sortResult(answer)

        return answer.toTypedArray()
    }
}