나무 재테크 (16235)

1. 문제

문제 링크

설명
부동산 투자로 억대의 돈을 번 상도는 최근 N×N 크기의 땅을 구매했다. 상도는 손쉬운 땅 관리를 위해 땅을 1×1 크기의 칸으로 나누어 놓았다. 각각의 칸은 (r, c)로 나타내며, r은 가장 위에서부터 떨어진 칸의 개수, c는 가장 왼쪽으로부터 떨어진 칸의 개수이다. r과 c는 1부터 시작한다.

상도는 전자통신공학과 출신답게 땅의 양분을 조사하는 로봇 S2D2를 만들었다. S2D2는 1×1 크기의 칸에 들어있는 양분을 조사해 상도에게 전송하고, 모든 칸에 대해서 조사를 한다. 가장 처음에 양분은 모든 칸에 5만큼 들어있다.

매일 매일 넓은 땅을 보면서 뿌듯한 하루를 보내고 있던 어느 날 이런 생각이 들었다.

나무 재테크를 하자!

나무 재테크란 작은 묘목을 구매해 어느정도 키운 후 팔아서 수익을 얻는 재테크이다. 상도는 나무 재테크로 더 큰 돈을 벌기 위해 M개의 나무를 구매해 땅에 심었다. 같은 1×1 크기의 칸에 여러 개의 나무가 심어져 있을 수도 있다.

이 나무는 사계절을 보내며, 아래와 같은 과정을 반복한다.

봄에는 나무가 자신의 나이만큼 양분을 먹고, 나이가 1 증가한다. 각각의 나무는 나무가 있는 1×1 크기의 칸에 있는 양분만 먹을 수 있다. 하나의 칸에 여러 개의 나무가 있다면, 나이가 어린 나무부터 양분을 먹는다. 만약, 땅에 양분이 부족해 자신의 나이만큼 양분을 먹을 수 없는 나무는 양분을 먹지 못하고 즉시 죽는다.

여름에는 봄에 죽은 나무가 양분으로 변하게 된다. 각각의 죽은 나무마다 나이를 2로 나눈 값이 나무가 있던 칸에 양분으로 추가된다. 소수점 아래는 버린다.

가을에는 나무가 번식한다. 번식하는 나무는 나이가 5의 배수이어야 하며, 인접한 8개의 칸에 나이가 1인 나무가 생긴다. 어떤 칸 (r, c)와 인접한 칸은 (r-1, c-1), (r-1, c), (r-1, c+1), (r, c-1), (r, c+1), (r+1, c-1), (r+1, c), (r+1, c+1) 이다. 상도의 땅을 벗어나는 칸에는 나무가 생기지 않는다.

겨울에는 S2D2가 땅을 돌아다니면서 땅에 양분을 추가한다. 각 칸에 추가되는 양분의 양은 A[r][c]이고, 입력으로 주어진다.

K년이 지난 후 상도의 땅에 살아있는 나무의 개수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력
첫째 줄에 N, M, K가 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 A배열의 값이 주어진다. r번째 줄의 c번째 값은 A[r][c]이다.

다음 M개의 줄에는 상도가 심은 나무의 정보를 나타내는 세 정수 x, y, z가 주어진다. 처음 두 개의 정수는 나무의 위치 (x, y)를 의미하고, 마지막 정수는 그 나무의 나이를 의미한다.

출력
첫째 줄에 K년이 지난 후 살아남은 나무의 수를 출력한다.

제한

• 1 ≤ N ≤ 10
• 1 ≤ M ≤ N2
• 1 ≤ K ≤ 1,000
• 1 ≤ A[r][c] ≤ 100
• 1 ≤ 입력으로 주어지는 나무의 나이 ≤ 10
• 입력으로 주어지는 나무의 위치는 모두 서로 다름

2. 풀이

2-1. 조건

1. 가장 처음에 양분은 모든 칸에 5만큼 들어있다.
2. 봄에는 나무가 자신의 나이만큼 양분을 먹고 나이가 1 증가한다,
   각각의 나무는 나무가 있는 1×1 크기의 칸에 있는 양분만 먹을 수 있다.
3. 하나의 칸에 여러 개의 나무가 있다면, 나이가 어린 나무부터 양분을 먹는다.
   만약, 땅에 양분이 부족해 자신의 나이만큼 양분을 먹을 수 없는 나무는 양분을 먹지 못하고 즉시 죽는다.
4. 여름에는 봄에 죽은 나무가 양분으로 변하게 된다. 각각의 죽은 나무마다 나이를 2로 나눈 값이 나무가 있던 칸에 양분으로 추가된다. 소수점 아래는 버린다.
5. 가을에는 나무가 번식한다. 번식하는 나무는 나이가 5의 배수이어야 하며, 인접한 8개의 칸에 나이가 1인 나무가 생긴다.
6. 겨울에는 S2D2가 땅을 돌아다니면서 땅에 양분을 추가한다.

2-2. 풀이

조건이 굉장히 많은 문제입니다.
하지만 하나하나씩 구현해나가면 생각보다 쉬운 문제이므로 차근차근 풀어봅시다.

계획1 - 필요한 자료구조와 변수들 선언
현실 세계의 복잡한 문제를 컴퓨터가 이해할 수 있게 데이터화 하는 작업입니다.
이전 포스팅에서도 강조했지만 여기서 절반은 풀었다고 생각해도 됩니다.

저는 현재 N x N의 땅에 있는 영양분들을 담을 2차원 배열과
나무들을 담을 2차원 우선순위큐 배열을 선언하겠습니다.

int[] my = {-1, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 1}; // 나무가 번식할 때 방향
int[] mx = {-1, 0, 1, -1, 1, -1, 0, 1}; // 나무가 번식할 때 방향
int[][] A = new int[N][N];  // 기계가 뿌리는 영양분
int[][] nutrients = new int[N][N]; // 현재 영양분
PriorityQueue<Integer>[][] trees = new PriorityQueue[N][N]; // 나무의 나이를 담을 우선순위큐 배열 선언

제가 우선순위큐를 선택한 이유는 이렇습니다.
각 땅의 좌표마다 우선순위큐를 초기화하고 나무를 넣은 다음 poll하면
나이가 어린 나무순으로 영양분을 먹여주기 편하기 때문입니다.

계획2 - 봄, 여름, 가을, 겨울의 조건대로 구현합니다.
이 부분은 그저 구현이라 설명할 부분이 없습니다.
코드를 보고 잘 따라오셨으면 좋겠습니다.

계획3 - K년 후에 살아있는 나무의 개수를 셉니다.

int ans = 0;
		
for (int i = 0; i < N; i++) {
	for (int j = 0; j < N; j++) {
		ans += trees[i][j].size();
	}
}

위에서 선언한 2차원 우선순위큐 배열을 돌면서 각 사이즈를 누적하면 됩니다.

3. 전체 코드

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.StringTokenizer;
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));
	
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		StringTokenizer stk = new StringTokenizer(br.readLine());
		int N = Integer.parseInt(stk.nextToken());
		int M = Integer.parseInt(stk.nextToken());
		int K = Integer.parseInt(stk.nextToken());
		
		// 계획1 - 필요한 자료구조와 변수들 선언
		int[] my = {-1, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 1}; // 나무가 번식할 때 방향
		int[] mx = {-1, 0, 1, -1, 1, -1, 0, 1}; // 나무가 번식할 때 방향
		int[][] A = new int[N][N];  // 기계가 뿌리는 영양분
		int[][] nutrients = new int[N][N]; // 현재 영양분
		PriorityQueue<Integer>[][] trees = new PriorityQueue[N][N]; // 나무의 나이를 담을 우선순위큐 배열 선언
		
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			stk = new StringTokenizer(br.readLine());
			
			for (int j = 0; j < N; j++) {
				A[i][j] = Integer.parseInt(stk.nextToken());
				nutrients[i][j] = 5;
				trees[i][j] = new PriorityQueue<>();
			}
		}
		
		for (int i = 0; i < M; i++) {
			stk = new StringTokenizer(br.readLine());
			int y = Integer.parseInt(stk.nextToken()) - 1;
			int x = Integer.parseInt(stk.nextToken()) - 1;
			int age = Integer.parseInt(stk.nextToken());
			
			trees[y][x].add(age);
		}
		
		// 계획2 - 봄, 여름, 가을, 겨울의 조건대로 구현합니다.
		for (int i = 0; i < K; i++) {
			// 봄, 여름
			for (int y = 0; y < N; y++) {
				for (int x = 0; x < N; x++) {
					int size = trees[y][x].size();
					
					// 나무가 없을 때 넘어가기
					if (size == 0) continue;
					
					// 나이순으로 정렬합니다.
					int idx = 0;
					int[] ages = new int[size];
					while (!trees[y][x].isEmpty()) { 
						ages[idx++] = trees[y][x].poll();
					}
					
					int nutrient = nutrients[y][x]; // 초기 영양분값 저장
					int eat = 0; // 봄일 때 나무가 먹은 영양분 저장
					
					// 나이가 어린순으로 영양분을 먹여줍니다.
					for (int j = 0; j < size; j++) {
						int age = ages[j];
						
						// 먹을 수 있을 때
						if (age <= nutrient) {
							nutrient -= age; // 나이만큼 영양분이 빠지고
							trees[y][x].add(age + 1); // 나무의 나이는 1살 증가시킵니다. (봄)
							eat += age; 
						}
						// 먹을 수 없을 때 그 자리에 양분을 남깁니다. (여름)
						else {
							nutrients[y][x] += Math.floor(age / 2);
						}
					}
					
					// 먹은 만큼 그 자리의 영양분을 감소시킵니다.
					nutrients[y][x] -= eat;
				}
			}
			
			// 가을, 겨울
			for (int y = 0; y < N; y++) {
				for (int x = 0; x < N; x++) {
					// 나무의 나이가 5의 배수일 때만 번식시킵니다. (가을) 
					for (int age: trees[y][x]) {
						if (age % 5 != 0) continue;
						
						for (int dir = 0; dir < 8; dir++) {
							int ny = y + my[dir];
							int nx = x + mx[dir];
							
							if (ny < 0 || ny >= N || nx < 0 || nx >= N) continue;
							
							trees[ny][nx].add(1);
						}
					}
					
					// 양분을 뿌립니다. (겨울)
					nutrients[y][x] += A[y][x];
				}
			}
		}
		
		// 계획3 - K년 후에 살아있는 나무의 개수를 셉니다.
		int ans = 0;
		
		for (int i = 0; i < N; i++) {
			for (int j = 0; j < N; j++) {
				ans += trees[i][j].size();
			}
		}
		
		bw.write(ans + "");
		bw.close();
	}
}

지문이 길어도 하나하나씩 정리해서 구현하는 습관이 중요합니다.