게리맨더링 (17471)

1. 문제

문제 링크

설명
백준시의 시장 최백준은 지난 몇 년간 게리맨더링을 통해서 자신의 당에게 유리하게 선거구를 획정했다. 견제할 권력이 없어진 최백준은 권력을 매우 부당하게 행사했고, 심지어는 시의 이름도 백준시로 변경했다. 이번 선거에서는 최대한 공평하게 선거구를 획정하려고 한다.

백준시는 N개의 구역으로 나누어져 있고, 구역은 1번부터 N번까지 번호가 매겨져 있다. 구역을 두 개의 선거구로 나눠야 하고, 각 구역은 두 선거구 중 하나에 포함되어야 한다. 선거구는 구역을 적어도 하나 포함해야 하고, 한 선거구에 포함되어 있는 구역은 모두 연결되어 있어야 한다. 구역 A에서 인접한 구역을 통해서 구역 B로 갈 수 있을 때, 두 구역은 연결되어 있다고 한다. 중간에 통하는 인접한 구역은 0개 이상이어야 하고, 모두 같은 선거구에 포함된 구역이어야 한다.

아래 그림은 6개의 구역이 있는 것이고, 인접한 구역은 선으로 연결되어 있다.

아래는 백준시를 두 선거구로 나눈 4가지 방법이며, 가능한 방법과 불가능한 방법에 대한 예시이다.

공평하게 선거구를 나누기 위해 두 선거구에 포함된 인구의 차이를 최소로 하려고 한다. 백준시의 정보가 주어졌을 때, 인구 차이의 최솟값을 구해보자.

입력

첫째 줄에 구역의 개수 N이 주어진다. 둘째 줄에 구역의 인구가 1번 구역부터 N번 구역까지 순서대로 주어진다. 인구는 공백으로 구분되어져 있다.

셋째 줄부터 N개의 줄에 각 구역과 인접한 구역의 정보가 주어진다. 각 정보의 첫 번째 정수는 그 구역과 인접한 구역의 수이고, 이후 인접한 구역의 번호가 주어진다. 모든 값은 정수로 구분되어져 있다.

구역 A가 구역 B와 인접하면 구역 B도 구역 A와 인접하다. 인접한 구역이 없을 수도 있다.

출력

첫째 줄에 백준시를 두 선거구로 나누었을 때, 두 선거구의 인구 차이의 최솟값을 출력한다. 두 선거구로 나눌 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

2. 풀이

전형적인 삼성 기출 문제로 DFS와 BFS의 높은 숙달력을 요구하는 문제입니다.
선거구를 나누는 모든 경우의 수를 만들고 두 선거구의 인구 차이의 최솟값을 구하면 됩니다.

계획1 - 선거구를 나누는 모든 경우의 수를 구합니다.

// a 선거구를 고르는 모든 경우의 수
for (int i = idx; i < N; i++) {
	select[i] = true;
	min(depth + 1, i + 1);
	select[i]= false;
}

스타트와 링크 포스팅에서 구현한 아이디어와 같습니다.

계획2 - 선거구가 연결돼있는지 확인합니다.

// 선거구가 연결돼있는지 체크하는 함수
static boolean isConnect(ArrayList<Integer> list, boolean type) {
	int first = list.get(0);
	int cnt = 1;
	
	q.add(first);
	visit[first] = true;
	
	while (!q.isEmpty()) {
		int cur = q.poll();
		
		for (int next = 0; next < N; next++) {
			// 해당 선거구 type으로 연결돼있고 방문하지 않았을 때
			if (connect[cur][next] && select[next] == type && !visit[next]) {
				visit[next] = true;
				q.add(next);
				cnt++;
			}
		}
	}
	
	for (int i = 0; i < N; i++)
		 visit[i] = false;
	
	// 연결 여부는 순회한 횟수가 선거구의 크기와 같으면 됩니다.
	return list.size() == cnt;
}

a선거구가 연결돼도 b선거구는 연결되지 않을 수 있기 때문에 둘 다 체크해야 합니다.

계획3 - a선거구와 b선거구 인구 차이의 최솟값을 구합니다.

// a 선거구의 지역을 하나 이상 골랐을 때
if (depth >= 1) {
	int sumA = 0;
	int sumB = 0;
	
	for (int i = 0; i < N; i++) {
		if (select[i]) {
			a.add(i);
			sumA += person[i];
		} else {
			b.add(i);
			sumB += person[i];
		}
	}
	
	// a 선거구와 b 선거구와 지역 하나 이상씩 포함하고 둘 다 연결돼있을 때
	if (a.size() > 0 && b.size() > 0 && isConnect(a, true) && isConnect(b, false)) {
		ans = Math.min(ans,  Math.abs(sumA - sumB));
	}
	
	a.clear();
	b.clear();
}

3. 전체 코드

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;

public class Main {
	static BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	static BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
	static final int MAX = 987654321;
	static int N, ans = MAX;
	static int[] person;
	static boolean[] visit, select;
	static boolean[][] connect;
	static ArrayList<Integer> a = new ArrayList<>(), b = new ArrayList<>();
	static Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
	
	static void min(int depth, int idx) {
		// a 선거구의 지역을 하나 이상 골랐을 때
		if (depth >= 1) {
			int sumA = 0;
			int sumB = 0;
			
			for (int i = 0; i < N; i++) {
				if (select[i]) {
					a.add(i);
					sumA += person[i];
				} else {
					b.add(i);
					sumB += person[i];
				}
			}
			
			// a 선거구와 b 선거구와 지역 하나 이상씩 포함하고 둘 다 연결돼있을 때
			if (a.size() > 0 && b.size() > 0 && isConnect(a, true) && isConnect(b, false)) {
				ans = Math.min(ans,  Math.abs(sumA - sumB));
			}
			
			a.clear();
			b.clear();
		}
		
		// a 선거구를 고르는 모든 경우의 수
		for (int i = idx; i < N; i++) {
			select[i] = true;
			min(depth + 1, i + 1);
			select[i]= false;
		}
	}
	
	// 선거구가 연결돼있는지 체크하는 함수
	static boolean isConnect(ArrayList<Integer> list, boolean type) {
		int first = list.get(0);
		int cnt = 1;
		
		q.add(first);
		visit[first] = true;
		
		while (!q.isEmpty()) {
			int cur = q.poll();
			
			for (int next = 0; next < N; next++) {
				// 해당 선거구 type으로 연결돼있고 방문하지 않았을 때
				if (connect[cur][next] && select[next] == type && !visit[next]) {
					visit[next] = true;
					q.add(next);
					cnt++;
				}
			}
		}
		
		for (int i = 0; i < N; i++)
			 visit[i] = false;
		
		// 연결 여부는 순회한 횟수가 선거구의 크기와 같으면 됩니다.
		return list.size() == cnt;
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		N = Integer.parseInt(br.readLine());
		person = new int[N];
		visit = new boolean[N];
		select = new boolean[N];
		connect = new boolean[N][N];
		
		String[] s = br.readLine().split(" ");
		
		for (int i = 0; i < N; i++)
			person[i] = Integer.parseInt(s[i]);
		
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			s = br.readLine().split(" ");
			int cnt = Integer.parseInt(s[0]);
			
			for (int j = 0; j < cnt; j++) {
				int a = Integer.parseInt(s[j + 1]) - 1;
				connect[i][a] = connect[a][i] = true;
			}
		}
		
		min(0, 0);
		ans = ans == MAX ? -1 : ans;
		
		bw.write(ans + "");
		bw.close();
	}
}