백준 16235번 나무 재테크

문제

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.

www.acmicpc.net/problem/16235

• 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 Swap 횟수를 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

과정

처음 풀어보는 시뮬레이션 문제였는데 과정이 좀 복잡하긴 했지만 시키는대로 구현하니까 동작하긴 했다. 하지만 시간 초과되었다.

import sys
import heapq
dx = [-1, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 1]
dy = [-1, 0, 1, -1, 1, -1, 0, 1]

n, m, years = map(int, sys.stdin.readline().split())
a = [list(map(int, sys.stdin.readline().split())) for _ in range(n)]
food = [[5]*n for _ in range(n)] # 현재 양분
tree = [[[] for _ in range(n)]  for _ in range(n)] # 현재 나무
for _ in range(m):
    x, y, z = map(int, sys.stdin.readline().split())
    heapq.heappush(tree[x-1][y-1], z)

for _ in range(years):
    for i in range(n):
        # 봄: 양분 먹이기, 못 먹은 나무는 죽음
        for j in range(n):
            tmptree = []
            tmpfood = 0
            for _ in range(len(tree[i][j])):
                # 최소힙에서 나이가 어린 나무부터 pop
                t = heapq.heappop(tree[i][j])
                if t <= food[i][j]:
                    food[i][j] -= t
                    heapq.heappush(tmptree, t+1)
                # 여름: 나무가 죽은 경우 나이//2 만큼 양분에 추가됨
                else:
                    tmpfood += t//2
            tree[i][j] = tmptree
            food[i][j] += tmpfood

    # 가을: 나이가 5의 배수인 나무는 번식함
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            for k in range(len(tree[i][j])):
                if tree[i][j][k] % 5 == 0:
                    for l in range(8):
                        if 0 <= i+dx[l] < n and 0 <= j+dy[l] < n:
                            heapq.heappush(tree[i+dx[l]][j+dy[l]], 1)

    # 겨울: 처음 입력받은 값만큼 양분 추가
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            food[i][j] += a[i][j]

cnt = 0
for i in range(n):
    for j in range(n):
        cnt += len(tree[i][j])

print(cnt)

어디서 더 시간을 줄여야할지 모르겠어서 다른 코드를 찾아봤다.

최종코드

답에서는 힙이 아니라 deque를 사용했다. “아니 입력으로 주어지는 나무가 나이순으로 들어오는 것도 아닌데 어떻게 deque를 사용해?!”라고 생각했는데 역시 문제를 잘 읽었어야 했다.

제한 마지막 줄을 읽어보면 “입력으로 주어지는 나무의 위치는 모두 서로 다름” 즉, 한 칸에 나무 하나만 주어지는 것이었다. 그리고 나중에 나무가 추가되더라도 무조건 나이가 1인 나무가 추가되므로 deque를 사용할 수 있는 것이었다.

heap은 insert에 O(logN)의 시간이 걸리는 반면 deque는 O(1)만에 끝낼 수 있으므로 deque가 사용가능한 경우 무조건 deque를 사용하는 것이 이득이다.

오늘의 교훈 : 문제를 꼼꼼히 읽자!

import sys
from collections import deque
dx = [-1, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 1]
dy = [-1, 0, 1, -1, 1, -1, 0, 1]

n, m, years = map(int, sys.stdin.readline().split())
a = [list(map(int, sys.stdin.readline().split())) for _ in range(n)] # 겨울에 추가할 양분
food = [[5]*n for _ in range(n)] # 현재 양분
tree = [[deque() for _ in range(n)] for _ in range(n)] # 현재 나무
cnt = m # 나무의 개수
for _ in range(m):
    x, y, z = map(int, sys.stdin.readline().split())
    tree[x-1][y-1].append(z)

for _ in range(years):
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            # 봄: 양분 먹이기, 못 먹은 나무는 죽음
            for k in range(len(tree[i][j])):
                if tree[i][j][k] <= food[i][j]:
                    food[i][j] -= tree[i][j][k]
                    tree[i][j][k] += 1
                else:
                    # 여름: 나무가 죽은 경우 나이//2 만큼 양분에 추가됨
                    while k < len(tree[i][j]):
                        food[i][j] += tree[i][j].pop()//2
                        cnt -= 1
                    break

    for i in range(n):
        for j in range(n):
            # 가을: 나이가 5의 배수인 나무는 번식함
            for k in range(len(tree[i][j])):
                if tree[i][j][k] % 5 == 0:
                    for l in range(8):
                        if 0 <= i+dx[l] < n and 0 <= j+dy[l] < n:
                            tree[i+dx[l]][j+dy[l]].appendleft(1)
                            cnt += 1
            # 겨울: 처음 입력받은 값만큼 양분 추가
            food[i][j] += a[i][j]

print(cnt)

참고로 python3으로는 시간 초과가 나와서 pypy3으로 제출해야 한다.

참고 사이트

• BOJ 16235 · 나무 재테크 rebas.kr/713