[백준] 14891번 - 톱니바퀴

문제 >

총 8개의 톱니를 가지고 있는 톱니바퀴 4개가 아래 그림과 같이 일렬로 놓여져 있다. 또, 톱니는 N극 또는 S극 중 하나를 나타내고 있다. 톱니바퀴에는 번호가 매겨져 있는데, 가장 왼쪽 톱니바퀴가 1번, 그 오른쪽은 2번, 그 오른쪽은 3번, 가장 오른쪽 톱니바퀴는 4번이다.

이때, 톱니바퀴를 총 K번 회전시키려고 한다. 톱니바퀴의 회전은 한 칸을 기준으로 한다. 회전은 시계 방향과 반시계 방향이 있고, 아래 그림과 같이 회전한다.

톱니바퀴를 회전시키려면, 회전시킬 톱니바퀴와 회전시킬 방향을 결정해야 한다. 톱니바퀴가 회전할 때, 서로 맞닿은 극에 따라서 옆에 있는 톱니바퀴를 회전시킬 수도 있고, 회전시키지 않을 수도 있다. 톱니바퀴 A를 회전할 때, 그 옆에 있는 톱니바퀴 B와 서로 맞닿은 톱니의 극이 다르다면, B는 A가 회전한 방향과 반대방향으로 회전하게 된다. 예를 들어, 아래와 같은 경우를 살펴보자.

두 톱니바퀴의 맞닿은 부분은 초록색 점선으로 묶여있는 부분이다. 여기서, 3번 톱니바퀴를 반시계 방향으로 회전했다면, 4번 톱니바퀴는 시계 방향으로 회전하게 된다. 2번 톱니바퀴는 맞닿은 부분이 S극으로 서로 같기 때문에, 회전하지 않게 되고, 1번 톱니바퀴는 2번이 회전하지 않았기 때문에, 회전하지 않게 된다. 따라서, 아래 그림과 같은 모양을 만들게 된다.

위와 같은 상태에서 1번 톱니바퀴를 시계 방향으로 회전시키면, 2번 톱니바퀴가 반시계 방향으로 회전하게 되고, 2번이 회전하기 때문에, 3번도 동시에 시계 방향으로 회전하게 된다. 4번은 3번이 회전하지만, 맞닿은 극이 같기 때문에 회전하지 않는다. 따라서, 아래와 같은 상태가 된다.

톱니바퀴의 초기 상태와 톱니바퀴를 회전시킨 방법이 주어졌을 때, 최종 톱니바퀴의 상태를 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력 >

첫째 줄에 1번 톱니바퀴의 상태, 둘째 줄에 2번 톱니바퀴의 상태, 셋째 줄에 3번 톱니바퀴의 상태, 넷째 줄에 4번 톱니바퀴의 상태가 주어진다. 상태는 8개의 정수로 이루어져 있고, 12시방향부터 시계방향 순서대로 주어진다. N극은 0, S극은 1로 나타나있다.

다섯째 줄에는 회전 횟수 K(1 ≤ K ≤ 100)가 주어진다. 다음 K개 줄에는 회전시킨 방법이 순서대로 주어진다. 각 방법은 두 개의 정수로 이루어져 있고, 첫 번째 정수는 회전시킨 톱니바퀴의 번호, 두 번째 정수는 방향이다. 방향이 1인 경우는 시계 방향이고, -1인 경우는 반시계 방향이다.

 

출력 >

총 K번 회전시킨 이후에 네 톱니바퀴의 점수의 합을 출력한다. 점수란 다음과 같이 계산한다.

• 1번 톱니바퀴의 12시방향이 N극이면 0점, S극이면 1점
• 2번 톱니바퀴의 12시방향이 N극이면 0점, S극이면 2점
• 3번 톱니바퀴의 12시방향이 N극이면 0점, S극이면 4점
• 4번 톱니바퀴의 12시방향이 N극이면 0점, S극이면 8점

 

해결방법 > 

Deque을 사용해 톱니바퀴가 회전하는 것을 구현한다. 

 

Deque는 양방향으로 데이터 입출력이 가능한 자료구조이다.

 

위의 톱니바퀴를 예를 들었을 때, Deque에 아래와 같이 저장된다.

 

idx	0(12시)	1	2(3시)	3	4(6시)	5	6(9시)	7
polar	1	0	1	0	1	1	1	1

 

만약 톱니바퀴가 시계방향으로 회전하게 된다면 Deque은 ->방향으로 이동하고 아래와 같이 변한다.

idx	0(12시)	1	2(3시)	3	4(6시)	5	6(9시)	7
polar	1	1	0	1	0	1	1	1

 

만약 톱니바퀴가 반시계방향으로 회전하게 된다면 Deque은 <-방향으로 이동하고 아래와 같이 변한다.

idx	0(12시)	1	2(3시)	3	4(6시)	5	6(9시)	7
polar	0	1	0	1	1	1	1	1

톱니바퀴의 회전다음으로 해결해야할 문제는 톱니바퀴의 연쇄회전이다.

 

먼저 위 그림에서 왼쪽(i 번째) 톱니바퀴가 돌아갔다고 생각하자.

 

오른쪽(i + 1번째) 톱니바퀴와 마주보고 있는 극이 다르기 때문에 i+1번째 톱니바퀴는 i번째 톱니바퀴의 방향과 반대로 회전이 1회 발생한다.

 

Deque 자료구조로 봤을 때, a[i][j]를 i번째 톱니바퀴의 j번째 톱니의 극이라고 하자

 

왼쪽(i번째) 톱니바퀴

idx	0(12시)	1	2(3시)	3	4(6시)	5	6(9시)	7
polar	0	1	1	1	1	1	0	1

 

오른쪽(i+1번째) 톱니바퀴

idx	0(12시)	1	2(3시)	3	4(6시)	5	6(9시)	7
polar	1	0	0	1	1	1	0	1

 

a[i][2]와 a[i][6]이 다를 경우 연쇄적으로 회전이 발생하게 된다.

 

따라서 각 톱니 바퀴가 회전할 때마다, 연쇄 회전하는 톱니바퀴를 모두 찾고 회전 시켜준다.

 

이 때, 회전하는 톱니바퀴의 극의 기준은 회전하고 난 뒤가 아닌 회전하기 전이다.

 

[JAVA]

package baekjoon;

import java.util.*;	

public class BOJ_14891 {
	static int[][] a;
	static int[][] b;
	
	public static void turn(int m, int d) {
		Deque <Integer> dq = new LinkedList<>();
		for(int i = 0; i < 8; i++) {
			dq.add(a[m][i]);
		}
		if(d == 1) {
			int tmp = dq.pollLast();
			dq.addFirst(tmp);
		}
		else {
			int tmp = dq.pollFirst();
			dq.addLast(tmp);
		}
		
		for(int i = 0; i < 8; i++) {
			b[m][i] = dq.pollFirst();
		}
	}
	
	public static void next(int idx, int pro, int d) {
		if(idx < 0 || idx > 3) return;
		if(pro == 1) {
			if(a[idx-1][2] != a[idx][6]) {
				turn(idx, d);
				d *= -1;
				next(idx+1, 1, d);
			}
		}
		else if(pro == -1) {
			if(a[idx+1][6] != a[idx][2]) {
				turn(idx, d);
				d *= -1;
				next(idx-1, -1, d);
			}
		}
		
	}
	
	public static void main(String[]args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		a = new int[4][8];
		b = new int[4][8];
		
		for(int i = 0; i < 4; i++) {
			String s = sc.next();
			for(int j = 0; j < 8; j++) {
				a[i][j] = s.charAt(j) - '0';
			}
		}
		
		int n = sc.nextInt();
		int sum = 0;
		for(int i = 0; i < n; i++) {
			int m = sc.nextInt() - 1;
			int d = sc.nextInt();
			for(int j = 0; j < 4; j++) {
				for(int k = 0; k < 8; k++) {
					b[j][k] = a[j][k];
				}
			}
			turn(m, d);
			d *= -1;
			next(m-1, -1, d);
			next(m+1, 1, d);
			for(int j = 0; j < 4; j++) {
				for(int k = 0; k < 8; k++) {
					a[j][k] = b[j][k];
				}
			}
		}
		
		for(int i = 0; i < 4; i++) {
			if(a[i][0] == 1) {
				sum += Math.pow(2, i);
			}
		}
		System.out.println(sum);
	}
}