백준 20055번 - 컨베이어 벨트 위의 로봇 java

문제

길이가 N인 컨베이어 벨트가 있고, 길이가 2N인 벨트가 이 컨베이어 벨트를 위아래로 감싸며 돌고 있다. 벨트는 길이 1 간격으로 2N개의 칸으로 나뉘어져 있으며, 각 칸에는 아래 그림과 같이 1부터 2N까지의 번호가 매겨져 있다.

벨트가 한 칸 회전하면 1번부터 2N-1번까지의 칸은 다음 번호의 칸이 있는 위치로 이동하고, 2N번 칸은 1번 칸의 위치로 이동한다. i번 칸의 내구도는 Ai이다. 위의 그림에서 1번 칸이 있는 위치를 "올리는 위치", N번 칸이 있는 위치를 "내리는 위치"라고 한다.

컨베이어 벨트에 박스 모양 로봇을 하나씩 올리려고 한다. 로봇은 올리는 위치에만 올릴 수 있다. 언제든지 로봇이 내리는 위치에 도달하면 그 즉시 내린다. 로봇은 컨베이어 벨트 위에서 스스로 이동할 수 있다. 로봇을 올리는 위치에 올리거나 로봇이 어떤 칸으로 이동하면 그 칸의 내구도는 즉시 1만큼 감소한다.

컨베이어 벨트를 이용해 로봇들을 건너편으로 옮기려고 한다. 로봇을 옮기는 과정에서는 아래와 같은 일이 순서대로 일어난다.

1. 벨트가 각 칸 위에 있는 로봇과 함께 한 칸 회전한다.
2. 가장 먼저 벨트에 올라간 로봇부터, 벨트가 회전하는 방향으로 한 칸 이동할 수 있다면 이동한다. 만약 이동할 수 없다면 가만히 있는다.
   1. 로봇이 이동하기 위해서는 이동하려는 칸에 로봇이 없으며, 그 칸의 내구도가 1 이상 남아 있어야 한다.
3. 올리는 위치에 있는 칸의 내구도가 0이 아니면 올리는 위치에 로봇을 올린다.
4. 내구도가 0인 칸의 개수가 K개 이상이라면 과정을 종료한다. 그렇지 않다면 1번으로 돌아간다.

종료되었을 때 몇 번째 단계가 진행 중이었는지 구해보자. 가장 처음 수행되는 단계는 1번째 단계이다.

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입력

첫째 줄에 N, K가 주어진다. 둘째 줄에는 A1, A2, ..., A2N이 주어진다.

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출력

몇 번째 단계가 진행 중일때 종료되었는지 출력한다.

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해결 방법

전형적인 구현 & 시뮬레이션 문제다. 컨베이어 벨트의 회전과 로봇의 이동을 어떤 식으로 처리할지만 고민해보면 쉽게 풀린다.

 

로봇의 위치와 컨베이어 벨트의 내구도를 관리

로봇은 항상 하나의 컨베이어 벨트 위에 하나만 존재할 수 있으므로, boolean 배열 형태로 관리해준다. 만약 N 이 3이라고하면, 

boolean[6] 으로 관리해준다. 로봇이 존재하는 칸은 true 가 된다.

 

boolean[] robotExist = new boolean[2 * N + 1]; //현재 위치에 로봇이 존재하는지?

int[] durability = new int[2 * N + 1]; //각 컨베이어 벨트의 내구도

컨베이어 벨트의 회전

먼저, 아무 로봇도 올라가 있지 않은 상태에서 1단계의 1번부터 수행한다. 만약 N 이 3인 경우를 생각해보자.

초기의 올리는 위치는 1이고, 내리는 위치는 3이다

 

이 때 컨베이어 벨트가 회전하므로, 컨베이어 벨트는 다음과 같은 상태로 변한다.

컨베이어 벨트가 회전함에 따라 내리는 위치가 1 줄어들고, 올리는 위치도 1 줄어들어 0이 됐지만, 0을 6 으로 변환한다.

 

즉 컨베이어 벨트의 회전은 내리는 위치와 올리는 위치를 1씩 감소시키면 된다. (0이 된다면 2 * N 이된다)

 

 

int boardPosition = 1; //탑승 위치
int disembarkPosition = N; //내리는 위치

//컨베이어 벨트 회전!
boardPosition = boardPosition == 1 ? 2 * N : boardPosition - 1;
disembarkPosition = disembarkPosition == 1 ? 2 * N : disembarkPosition - 1;

로봇의 이동

이제 로봇을 이동시켜야 된다. 바로 이전에 컨베이어 벨트를 회전시켰는데, 이 때 컨베이어 벨트 위에 있는 로봇도 같이 회전한다. 여기서 내리는 위치에 도달한 로봇을 즉시 내린다.

 

이제 로봇을 이동시켜야 되는데, 내리는 위치 바로 이전부터 올리는 위치 바로 다음까지의 컨베이어 벨트를 검사한다. 내리는 위치엔 항상 로봇이 없고, 컨베이어 벨트를 회전시킨 후에 로봇을 올리기 때문에 로봇을 움직이는 시점엔 올리는 위치에 로봇이 없기 때문이다.

 

이 때 컨베이어 벨트에 먼저 올라간 로봇부터 이동을 시작하는데, 따라서 내리는 위치 -1 부터 역순 방향으로 로봇을 탐색해 이동시킨다. 

 

이동하려는 컨베이어 벨트의 내구도가 0보다 크고 로봇이 존재하지 않을 때만 이동시켜야 하고 만약 이동시키면 내구도를 1 감소시킨다.

이 때 컨베이어 벨트의 내구도가 0이 되면 0이 된 컨베이어 벨트의 수를 1 증가시킨다.

 

static int moveRobot(int disembarkPosition, boolean[] robotExist, int N) {
    int zeroCount = 0;
    //내리는 위치 바로 이전부터 역순으로 로봇을 이동시킨다.
    for (int i = 0, currentPosition = disembarkPosition == 1 ? 2 * N : disembarkPosition - 1; i < N - 2; i++) {
        //로봇이 존재할 때만 이동시킴
        if (robotExist[currentPosition]) {
            int nextPosition = currentPosition == 2 * N ? 1 : currentPosition + 1;
            //만약 다음 컨베이어의 내구도가 0보다 크고 로봇이 존재하지 않을 때만 이동
            if (durability[nextPosition] > 0 && !robotExist[nextPosition]) {
                robotExist[currentPosition] = false;
                durability[nextPosition]--;
                //만약 벨트의 내구도가 0이되면 0이 된 컨베이어 벨트의 수를 1증가시킴
                if (durability[nextPosition] == 0) {
                    zeroCount++;
                }
                if (nextPosition != disembarkPosition) {
                    robotExist[nextPosition] = true;
                }
            }
        }
        //탐색 위치를 이동
        currentPosition = currentPosition == 1 ? 2 * N : currentPosition - 1;
    }
    return zeroCount;
}

로봇 올리기

올리는 위치와 내리는 위치를 항상 변수로 저장하기 때문에, 올리는 위치의 내구도가 0보다 크면 바로 로봇을 올린다. 이 때 내구도가 1 감소하고, 만약 내구도가 0 이 되면 1을 반환한다.

 

static int board(int boardPosition, boolean[] robotExist) {
    if (durability[boardPosition] > 0) {
        //탑승처리한다.
        robotExist[boardPosition] = true;
        //탑승했으므로 내구도를 1줄임
        durability[boardPosition]--;
        //만약 탑승지점의 내구도가 0이되면?
        if (durability[boardPosition] == 0) {
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

 

만약 내구도 0인 컨베이어 벨트의 수가 K이상이면 바로 종료한다.

 

전체 코드

public class P20055 {

    static int[] durability;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
        int N = Integer.parseInt(st.nextToken()); //컨베이어벨트 칸의 개수
        int K = Integer.parseInt(st.nextToken()); //내구도가 0인 칸의 개수

        StringTokenizer durabilityInfo = new StringTokenizer(br.readLine());
        durability = new int[2 * N + 1];
        for (int i = 1; i <= 2 * N; i++) {
            durability[i] = (Integer.parseInt(durabilityInfo.nextToken()));
        }
        //1번은 올리는 위치, N번은 내리는 위치

        System.out.println(solution(N, K));
    }

    static int solution(int N, int K) {
        int ret = 0;
        int zeroCount = 0;
        int boardPosition = 1; //탑승 위치
        int disembarkPosition = N; //내리는 위치

        boolean[] robotExist = new boolean[2 * N + 1]; //현재 위치에 로봇이 존재하는지?

        while (zeroCount < K) {
            ret++;
            //컨베이어 벨트 회전!
            boardPosition = boardPosition == 1 ? 2 * N : boardPosition - 1;
            disembarkPosition = disembarkPosition == 1 ? 2 * N : disembarkPosition - 1;
            //내리는 위치의 로봇이 전부 사라진다.
            robotExist[disembarkPosition] = false;
            zeroCount += moveRobot(disembarkPosition, robotExist, N);
            zeroCount += board(boardPosition, robotExist);
        }
        return ret;
    }

    static int board(int boardPosition, boolean[] robotExist) {
        if (durability[boardPosition] > 0) {
            //탑승처리한다.
            robotExist[boardPosition] = true;
            //탑승했으므로 내구도를 1줄임
            durability[boardPosition]--;
            //만약 탑승지점의 내구도가 0이되면?
            if (durability[boardPosition] == 0) {
                return 1;
            }
        }
        return 0;
    }

    static int moveRobot(int disembarkPosition, boolean[] robotExist, int N) {
        int zeroCount = 0;
        //내리는 위치 바로 이전부터 역순으로 로봇을 이동시킨다.
        for (int i = 0, currentPosition = disembarkPosition == 1 ? 2 * N : disembarkPosition - 1; i < N - 2; i++) {
            //로봇이 존재할 때만 이동시킴
            if (robotExist[currentPosition]) {
                int nextPosition = currentPosition == 2 * N ? 1 : currentPosition + 1;
                //만약 다음 컨베이어의 내구도가 0보다 크고 로봇이 존재하지 않을 때만 이동
                if (durability[nextPosition] > 0 && !robotExist[nextPosition]) {
                    robotExist[currentPosition] = false;
                    durability[nextPosition]--;
                    if (durability[nextPosition] == 0) {
                        zeroCount++;
                    }
                    if (nextPosition != disembarkPosition) {
                        robotExist[nextPosition] = true;
                    }
                }
            }
            //탐색 위치를 이동
            currentPosition = currentPosition == 1 ? 2 * N : currentPosition - 1;
        }
        return zeroCount;
    }

}