[ 이것이 코딩테스트다 with 파이썬 ] DFS/BFS

그래프 탐색 알고리즘 DFS/BFS

 

‣ 탐색 : 많은 양의 데이터 중에서 원하는 데이터를 찾는 과정 

‣ 스택 : FILO (First In Last Out)  입구 = 출구 ( Python의 List append, pop )

print(stack [ : : -1]) # 최상단 원소부터 출력
print(stack) # 최하단 원소부터 출력

‣ 큐 : FIFO (First In First Out) 입구 ≠ 출구 ( Python의 deque 라이브러리 사용 append, popleft )

from collections import deque
queue = deque()
###
print(queue) # 먼저 들어온 순서대로 출력
queue.reverse()
print(queue) # 나중에 들어온 원소부터 출력

‣ 재귀함수 : 자지 자신을 다시 호출하는 함수 (Recursive Function) 무한루프 →  종료조건 반드시 명시 ex) 팩토리얼

# 반복적으로 구현한 n!
def factorial_iterative(n):
    result = 1
    # 1부터 n까지의 수를 차례대로 곱하기
    for i in range(1, n + 1):
        result *= i
    return result


# 재귀적으로 구현한 n!
def factorial_recursive(n):
    if n <= 1: #n이 1 이하인 경우 1을 반환
        return 1
    # n != n * (n-1)! 를 그대로 코드로 작성하기
    return n*factorial_recursive(n-1)

# 각각의 방식으로 구현한 n!출력 (n=5)
print('반복적으로 구현:', factorial_iterative(5))
print('재귀적으로 구현:', factorial_recursive(5))

‣ 깊이 우선 탐색 DFS (Depth-Frist Search) : 깊은 부분을 우선적으로 탐색하는 알고리즘 ( 스택 or 재귀 함수 이용)

# DFS 메서드 정의
def dfs(graph, v, visited):
    # 현재 노드를 방문처리
    visited[v] = True
    print(v, end=' ')
    # 현재 노드와 연결된 다른 노드를 재귀적으로 방문
    for i in graph[v]:
        if not visited[i]:
            dfs(graph, i, visited)

# 각 노드가 연결된 정보를 리스트 자료형으로 표현 (2차원 리스트)
graph = [
    [],
    [2, 3, 8],
    [1, 7],
    [1, 4, 5],
    [3, 5],
    [3, 4],
    [7],
    [2, 6, 8],
    [1, 7]
]

# 각 노드가 방문된 정보를 리스트 자료형으로 표현 (1차원 리스트)
visited = [False]*9

# 정의된 DFS 함수 호출
dfs(graph, 1, visited)

‣ 너비 우선 탐색 BFS (Breadth-First Search) : 가까운 노드부터 우선적으로 탐색하는 알고리즘 ( 큐 이용 )

# DFS 메서드 정의
def dfs(graph, v, visited):
    # 현재 노드를 방문처리
    visited[v] = True
    print(v, end=' ')
    # 현재 노드와 연결된 다른 노드를 재귀적으로 방문
    for i in graph[v]:
        if not visited[i]:
            dfs(graph, i, visited)

# 각 노드가 연결된 정보를 리스트 자료형으로 표현 (2차원 리스트)
graph = [
    [],
    [2, 3, 8],
    [1, 7],
    [1, 4, 5],
    [3, 5],
    [3, 4],
    [7],
    [2, 6, 8],
    [1, 7]
]

# 각 노드가 방문된 정보를 리스트 자료형으로 표현 (1차원 리스트)
visited = [False]*9

# 정의된 DFS 함수 호출
dfs(graph, 1, visited)

1. 음료수 얼려 먹기 (실전문제)

2. 미로탈출 (실전문제)

 

[ 실전문제 ] 음료수 얼려 먹기 

※ 문제

N x M 크기의 얼음 틀이 있다. 구멍이 뚫려 있는 부분은 0, 칸막이가 존재하는 부분은 1로 표시된다. 구멍이 뚫려있는 부분끼리 상, 하, 좌, 우로 붙어있는 경우 서로 연결되어 있는 것으로 간주한다. 

이때 얼음 틀의 모양이 주어졌을 때 생성되는 총 아이스크림의 개수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

댜음 4 x 5 얼음 틀 예시에서는 아이스크림이 총 3개 생성된다.

 

0	0	1	1	0
0	0	0	1	1
1	1	1	1	1
0	0	0	0	0

 

입력조건

- 첫 번째 줄에 얼음 틀의 세로 길이 N과 가로길이 M이 주어진다. 

- 두 번째 줄부터 N+1 번째 줄까지 얼음 틀의 형태가 주어진다.

- 이때 구멍이 뚫려있는 부분은 0, 그렇지 않은 부분은 1이다.

 

출력조건 

- 한 번에 만들 수 있는 아이스크림의 개수를 출력한다.

# 음료수 얼려먹기
# 풀이 해설
n, m = map(int, input().split())

arr = []

for i in range(n):
    arr.append(list(map(int, input())))

def dfs(x, y):
    if x <= -1 or x >= n or y <= -1 or y > m:
        return False
    if arr[x][y] == 0:
        arr[x][y] = 1
        dfs(x - 1, y)
        dfs(x, y - 1)
        dfs(x + 1, y)
        dfs(x, y + 1)
        return True
    return False

result = 0
for i in range(n):
    for j in range(m):
        if dfs(i, j) == True:
            result += 1

print(result)

 

[ 실전문제 ] 미로 탈출

※ 문제

동빈이는 N x M 크기의 직사각형 미로에 갇혀있다. 미로에는 여러 마리의 괴물이 있어 이를 피해 탈출해야한다. 동빈이의 위치는 (1, 1)이고 미로의 출구는 (N, M)의 위치에 존재하여 한 번에 한 칸씩 이동할 수 있다. 이 때 괴물이 있는 부분은 0으로, 괴물이 없는 부분은 1로 표시되어 있다. 미로는 반드시 탈출할 수 있는 형태로 제시된다.

이 때 동빈이가 탈출해야하는 최소 칸의 개수를 구하시로. 칸을 셀 때는 시작 칸과 마지막 칸을 모두 포함해서 계산한다.

 

입력조건

- 첫째 줄에 두 정수 N, M이 주어집니다. 다음 N개의 줄에는 각각 M개의 정수로 미로의 정보가 주어진다. 각각의 수 들은 공백 없이 붙어서 입력으로 제시된다. 또한 시작 칸과 마지막 칸은 항상 1이다.

 

출력조건 

- 첫째 줄에 최소 이동 칸의 개수를 출력한다.

 

# 미로 탈출
# 풀이 해설
from collections import deque

n, m = map(int, input().split())

arr = []

for i in range(n):
    arr.append(list(map(int, input())))

dx = [-1, 1, 0, 0]
dy = [0, 0, -1, 1]

def bfs(x, y):
    queue = deque()
    queue.append((x, y))
    while queue:
        x, y = queue.popleft()
        for i in range(4):
            nx = x + dx[i]
            ny = y + dy[i]
            if nx < 0 or ny < 0 or nx >= n or ny >= m:
                continue
            if arr[nx][ny] == 1:
                arr[nx][ny] = arr[x][y] + 1
                queue.append((nx, ny))
    return arr[n - 1][m - 1]

print(bfs(0, 0))

 

강의 및 출처