[프로그래머스] 게임 맵 최단거리 - 파이썬

프로그래머스

문제 설명

ROR 게임은 두 팀으로 나누어서 진행하며, 상대 팀 진영을 먼저 파괴하면 이기는 게임입니다. 따라서, 각 팀은 상대 팀 진영에 최대한 빨리 도착하는 것이 유리합니다.

지금부터 당신은 한 팀의 팀원이 되어 게임을 진행하려고 합니다. 다음은 5 x 5 크기의 맵에, 당신의 캐릭터가 (행: 1, 열: 1) 위치에 있고, 상대 팀 진영은 (행: 5, 열: 5) 위치에 있는 경우의 예시입니다.

위 그림에서 검은색 부분은 벽으로 막혀있어 갈 수 없는 길이며, 흰색 부분은 갈 수 있는 길입니다. 캐릭터가 움직일 때는 동, 서, 남, 북 방향으로 한 칸씩 이동하며, 게임 맵을 벗어난 길은 갈 수 없습니다.
아래 예시는 캐릭터가 상대 팀 진영으로 가는 두 가지 방법을 나타내고 있습니다.

• 첫 번째 방법은 11개의 칸을 지나서 상대 팀 진영에 도착했습니다.

• 두 번째 방법은 15개의 칸을 지나서 상대팀 진영에 도착했습니다.

위 예시에서는 첫 번째 방법보다 더 빠르게 상대팀 진영에 도착하는 방법은 없으므로, 이 방법이 상대 팀 진영으로 가는 가장 빠른 방법입니다.

만약, 상대 팀이 자신의 팀 진영 주위에 벽을 세워두었다면 상대 팀 진영에 도착하지 못할 수도 있습니다. 예를 들어, 다음과 같은 경우에 당신의 캐릭터는 상대 팀 진영에 도착할 수 없습니다.

게임 맵의 상태 maps가 매개변수로 주어질 때, 캐릭터가 상대 팀 진영에 도착하기 위해서 지나가야 하는 칸의 개수의 최솟값을 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요. 단, 상대 팀 진영에 도착할 수 없을 때는 -1을 return 해주세요.

제한사항

• maps는 n x m 크기의 게임 맵의 상태가 들어있는 2차원 배열로, n과 m은 각각 1 이상 100 이하의 자연수입니다.
  • n과 m은 서로 같을 수도, 다를 수도 있지만, n과 m이 모두 1인 경우는 입력으로 주어지지 않습니다.
• maps는 0과 1로만 이루어져 있으며, 0은 벽이 있는 자리, 1은 벽이 없는 자리를 나타냅니다.
• 처음에 캐릭터는 게임 맵의 좌측 상단인 (1, 1) 위치에 있으며, 상대방 진영은 게임 맵의 우측 하단인 (n, m) 위치에 있습니다.

입출력 예

maps	answer
[[1,0,1,1,1],[1,0,1,0,1],[1,0,1,1,1],[1,1,1,0,1],[0,0,0,0,1]]	11
[[1,0,1,1,1],[1,0,1,0,1],[1,0,1,1,1],[1,1,1,0,0],[0,0,0,0,1]]	-1

풀이

1) DFS (시간초과)
처음에는 DFS로 접근했는데 효율성 체크를 통과하지 못했다. 이 문제의 목표는 (n, n)에 도달하는 최단거리를 구하는 것이다. 너비가 아닌 깊이를 우선으로 탐색하게 되면 구하고자 하는 최단거리보다 더 긴 경로까지 모두 찾게 되기 때문에 불필요한 탐색을 더 많이 하게 된다.
최단거리를 구할 때는 BFS를 사용해야 한다!

2) BFS (시간초과)
BFS로 바꿔서 풀었는데 또 효율성 체크를 통과하지 못했다. 그 원인은 visited를 갱신하는 코드의 위치였다.
아래 코드에서는 queue에서 노드 하나를 꺼낼 때마다 visited에 방문표시를 한다.
이렇게 하면 아직 방문하지 않은 노드들이 queue에 중복되어 들어갈 수 있기 때문에 불필요한 push와 pop이 많이 발생한다.

def bfs(maps):
    global dx, dy, visited
    queue = deque()
    queue.append([0, 0, 1])

    while queue:
        p = queue.popleft()
        row = p[0]
        col = p[1]
        depth = p[2]

        if row == len(maps) - 1 and col == len(maps[0]) - 1:
            return depth

        visited[row][col] = 1
        for i in range(4):
            nr = row + dy[i]
            nc = col + dx[i]

            if 0 <= nr < len(maps) and 0 <= nc < len(maps[0]) and visited[nr][nc] == 0 and maps[nr][nc] == 1:
                queue.append([nr, nc, depth+1])

    return -1

3) BFS (시간초과 해결)
각 노드가 queue에 한번만 들어가도록 하기 위해 queue에 노드를 넣은 직후에 visited를 갱신하였다.

def bfs(maps):
    global dx, dy, visited
    queue = deque()
    queue.append([0, 0, 1])
    visited[0][0] = 1

    while queue:
        p = queue.popleft()
        row = p[0]
        col = p[1]
        depth = p[2]

        if row == len(maps) - 1 and col == len(maps[0]) - 1:
            return depth

        for i in range(4):
            nr = row + dy[i]
            nc = col + dx[i]

            if 0 <= nr < len(maps) and 0 <= nc < len(maps[0]) and visited[nr][nc] == 0 and maps[nr][nc] == 1:
                queue.append([nr, nc, depth+1])
                visited[nr][nc] = 1

    return -1

4) BFS (다른 방법)
visited를 따로 두지 않고 node를 방문할 때 maps[row][col] 값을 1씩 증가시켜 방문을 체크하는 코드이다.
maps[row][col] == 1 을 만족하는 노드만 방문하게 했다.
이는 해당 지점이 벽이 아니며, 아직 방문하지 않았음을 모두 확인하는 조건이다.

def bfs(maps):
    global dx, dy
    queue = deque()
    queue.append([0, 0])

    while queue:
        p = queue.popleft()
        row = p[0]
        col = p[1]

        if row == len(maps) - 1 and col == len(maps[0]) - 1:
            return maps[row][col]

        for i in range(4):
            nr = row + dy[i]
            nc = col + dx[i]

            if 0 <= nr < len(maps) and 0 <= nc < len(maps[0]) and maps[nr][nc] == 1:
                queue.append([nr, nc])
                maps[nr][nc] = maps[row][col] + 1

    return -1

코드

from collections import deque
global dx, dy, visited


# 상하좌우 방향 배열
dx = [0, 0, -1, 1]
dy = [-1, 1, 0, 0]


def solution(maps):
    global visited
    visited = [[0 for _ in range(len(maps[0]))] for _ in range(len(maps))]
    return bfs(maps)


def bfs(maps):
    global dx, dy, visited
    queue = deque()
    queue.append([0, 0, 1])
    visited[0][0] = 1

    while queue:
        p = queue.popleft()
        row = p[0]
        col = p[1]
        depth = p[2]

        if row == len(maps) - 1 and col == len(maps[0]) - 1:
            return depth

        for i in range(4):
            nr = row + dy[i]
            nc = col + dx[i]

            if 0 <= nr < len(maps) and 0 <= nc < len(maps[0]) and visited[nr][nc] == 0 and maps[nr][nc] == 1:
                queue.append([nr, nc, depth+1])
                visited[nr][nc] = 1

    return -1