백준 온라인 저지, BFS / 17141번: 연구소2 (파이썬 / 백준 골드문제)

문제

인체에 치명적인 바이러스를 연구하던 연구소에 승원이가 침입했고, 바이러스를 유출하려고 한다. 승원이는 연구소의 특정 위치에 바이러스 M개를 놓을 것이고, 승원이의 신호와 동시에 바이러스는 퍼지게 된다.

연구소는 크기가 N×N인 정사각형으로 나타낼 수 있으며, 정사각형은 1×1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 연구소는 빈 칸, 벽으로 이루어져 있으며, 벽은 칸 하나를 가득 차지한다.

일부 빈 칸은 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 바이러스는 상하좌우로 인접한 모든 빈 칸으로 동시에 복제되며, 1초가 걸린다.

예를 들어, 아래와 같이 연구소가 생긴 경우를 살펴보자. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다.

2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 2

M = 3이고, 바이러스를 아래와 같이 놓은 경우 6초면 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다. 벽은 -, 바이러스를 놓은 위치는 0, 빈 칸은 바이러스가 퍼지는 시간으로 표시했다.

6 6 5 4 - - 2
5 6 - 3 - 0 1
4 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
2 2 1 0 1 - -
1 - 2 1 2 3 4
0 - 3 2 3 4 5

시간이 최소가 되는 방법은 아래와 같고, 5초만에 모든 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 있다.

0 1 2 3 - - 2
1 2 - 3 - 0 1
2 - - 2 - 1 2
3 - 2 1 2 2 3
3 2 1 0 1 - -
4 - 2 1 2 3 4
5 - 3 2 3 4 5

연구소의 상태가 주어졌을 때, 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨리는 최소 시간을 구해보자.

입력

첫째 줄에 연구소의 크기 N(5 ≤ N ≤ 50), 놓을 수 있는 바이러스의 개수 M(1 ≤ M ≤ 10)이 주어진다.

둘째 줄부터 N개의 줄에 연구소의 상태가 주어진다. 0은 빈 칸, 1은 벽, 2는 바이러스를 놓을 수 있는 칸이다. 2의 개수는 M보다 크거나 같고, 10보다 작거나 같은 자연수이다.

출력

연구소의 모든 빈 칸에 바이러스가 있게 되는 최소 시간을 출력한다. 바이러스를 어떻게 놓아도 모든 빈 칸에 바이러스를 퍼뜨릴 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

제한

예제 입력 1

7 3
2 0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 0 2

예제 출력 1

5

예제 입력 2

7 3
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 2 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 2

5

예제 입력 3

7 4
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 2 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 3

4

예제 입력 4

7 5
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 2 0
0 1 1 2 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
0 0 0 2 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 4

3

예제 입력 5

7 3
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
1 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 5

7

예제 입력 6

7 2
2 0 2 0 1 1 0
0 0 1 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 0
2 1 0 0 0 0 2
1 0 0 0 0 1 1
0 1 0 0 0 0 0
2 1 0 0 2 0 2

예제 출력 6

-1

예제 입력 7

5 1
2 2 2 1 1
2 1 1 1 1
2 1 1 1 1
2 1 1 1 1
2 2 2 1 1

예제 출력 7

4

힌트

접근 방법

- 조합을 통해 모든 경우에 수에 대해 BFS를 동작시킨다. 이후 바이러스를 퍼트리는 최소 시간을 출력한다.

코드

# https://www.acmicpc.net/problem/17141
# 접근 방법
# 조합을 통해 모든 경우에 수에 대해 BFS를 동작시킨다. 이후 바이러스를 퍼트리는 최소 시간을 출력한다.
from collections import deque
from itertools import combinations
n, m = map(int, input().split())
board = [list(map(int, input().split())) for _ in range(n)]
virus = []
count = 0
for r in range(n):
    for c in range(n):
        if board[r][c] == 2:
            virus.append([r, c])
            count += 1
        elif board[r][c] == 0:
            count += 1

result = n**2
count -= m
for C in combinations(virus, m):
    visited = [[-1 for _ in range(n)] for _ in range(n)]
    queue = deque([])
    min_count = count
    max_time = 0
    for e in C:
        queue.append(e)
        visited[e[0]][e[1]] = 0
    while queue:
        r, c = queue.popleft()
        for dr, dc in [[1, 0], [0, 1], [-1, 0], [0, -1]]:
            if 0<=r+dr<=n-1 and 0<=c+dc<=n-1 and board[r+dr][c+dc] != 1 and (visited[r+dr][c+dc] == -1 or visited[r+dr][c+dc] > visited[r][c] + 1):
                visited[r+dr][c+dc] = visited[r][c] + 1
                queue.append([r+dr, c+dc])
                min_count -= 1

    max_time = visited[r][c]
    if min_count == 0:
        result = min(max_time, result)
if result == n**2:
    print(-1)
else:    
    print(result)