[프로그래머스] 2021 카카오/ 카드 짝 맞추기 (Java)

#6 카드 짝 맞추기

2021 카카오 블라인드

난이도 : LEVEL 3

유형 : 그래프 탐색 / BFS / 순열 조합

 

코딩테스트 연습 - 카드 짝 맞추기

[문제]

게임 개발자인 베로니는 개발 연습을 위해 다음과 같은 간단한 카드 짝맞추기 보드 게임을 개발해 보려고 합니다.
게임이 시작되면 화면에는 카드 16장이 뒷면을 위로하여 4 x 4 크기의 격자 형태로 표시되어 있습니다. 각 카드의 앞면에는 카카오프렌즈 캐릭터 그림이 그려져 있으며, 8가지의 캐릭터 그림이 그려진 카드가 각기 2장씩 화면에 무작위로 배치되어 있습니다.
유저가 카드를 2장 선택하여 앞면으로 뒤집었을 때 같은 그림이 그려진 카드면 해당 카드는 게임 화면에서 사라지며, 같은 그림이 아니라면 원래 상태로 뒷면이 보이도록 뒤집힙니다. 이와 같은 방법으로 모든 카드를 화면에서 사라지게 하면 게임이 종료됩니다.

게임에서 카드를 선택하는 방법은 다음과 같습니다.

• 카드는 커서를 이용해서 선택할 수 있습니다.
  • 커서는 4 x 4 화면에서 유저가 선택한 현재 위치를 표시하는 "굵고 빨간 테두리 상자"를 의미합니다.
• 커서는 [Ctrl] 키와 방향키에 의해 이동되며 키 조작법은 다음과 같습니다.
  • 방향키 ←, ↑, ↓, → 중 하나를 누르면, 커서가 누른 키 방향으로 1칸 이동합니다.
  • [Ctrl] 키를 누른 상태에서 방향키 ←, ↑, ↓, → 중 하나를 누르면, 누른 키 방향에 있는 가장 가까운 카드로 한번에 이동합니다.
    • 만약, 해당 방향에 카드가 하나도 없다면 그 방향의 가장 마지막 칸으로 이동합니다.
  • 만약, 누른 키 방향으로 이동 가능한 카드 또는 빈 공간이 없어 이동할 수 없다면 커서는 움직이지 않습니다.
• 커서가 위치한 카드를 뒤집기 위해서는 [Enter] 키를 입력합니다.
  • [Enter] 키를 입력해서 카드를 뒤집었을 때
    • 앞면이 보이는 카드가 1장 뿐이라면 그림을 맞출 수 없으므로 두번째 카드를 뒤집을 때 까지 앞면을 유지합니다.
    • 앞면이 보이는 카드가 2장이 된 경우, 두개의 카드에 그려진 그림이 같으면 해당 카드들이 화면에서 사라지며, 그림이 다르다면 두 카드 모두 뒷면이 보이도록 다시 뒤집힙니다.

"베로니"는 게임 진행 중 카드의 짝을 맞춰 몇 장 제거된 상태에서 카드 앞면의 그림을 알고 있다면, 남은 카드를 모두 제거하는데 필요한 키 조작 횟수의 최솟값을 구해 보려고 합니다. 키 조작 횟수는 방향키와 [Enter] 키를 누르는 동작을 각각 조작 횟수 1로 계산하며, [Ctrl] 키와 방향키를 함께 누르는 동작 또한 조작 횟수 1로 계산합니다.

다음은 카드가 몇 장 제거된 상태의 게임 화면에서 커서를 이동하는 예시입니다.
아래 그림에서 빈 칸은 이미 카드가 제거되어 없어진 칸을 의미하며, 그림이 그려진 칸은 카드 앞 면에 그려진 그림을 나타냅니다.

예시에서 커서는 두번째 행, 첫번째 열 위치에서 시작하였습니다.

[Enter] 입력, ↓ 이동, [Ctrl]+→ 이동, [Enter] 입력 = 키 조작 4회

[Ctrl]+↑ 이동, [Enter] 입력, [Ctrl]+← 이동, [Ctrl]+↓ 이동, [Enter] 입력 = 키 조작 5회

[Ctrl]+→ 이동, [Enter] 입력, [Ctrl]+↑ 이동, [Ctrl]+← 이동, [Enter] 입력 = 키 조작 5회

위와 같은 방법으로 커서를 이동하여 카드를 선택하고 그림을 맞추어 카드를 모두 제거하기 위해서는 총 14번(방향 이동 8번, [Enter] 키 입력 6번)의 키 조작 횟수가 필요합니다.

 

현재 카드가 놓인 상태를 나타내는 2차원 배열 board와 커서의 처음 위치 r, c가 매개변수로 주어질 때, 모든 카드를 제거하기 위한 키 조작 횟수의 최솟값을 return 하도록 solution 함수를 완성해 주세요.

[제한사항]

• board는 4 x 4 크기의 2차원 배열입니다.
• board 배열의 각 원소는 0 이상 6 이하인 자연수입니다.
  • 0은 카드가 제거된 빈 칸을 나타냅니다.
  • 1 부터 6까지의 자연수는 2개씩 들어있으며 같은 숫자는 같은 그림의 카드를 의미합니다.
  • 뒤집을 카드가 없는 경우(board의 모든 원소가 0인 경우)는 입력으로 주어지지 않습니다.
• r은 커서의 최초 세로(행) 위치를 의미합니다.
• c는 커서의 최초 가로(열) 위치를 의미합니다.
• r과 c는 0 이상 3 이하인 정수입니다.
• 게임 화면의 좌측 상단이 (0, 0), 우측 하단이 (3, 3) 입니다.

 

 

문제 풀이  

보드의 크기는 4x4 고정이라 그나마 다행이었지만 꽤나 여러 조건이 많아서 시간이 걸렸다.

 

키 조작 횟수의 최솟값을 구하는 것인데, BFS탐색을 하면 주변에 가장 가까운 것이 return되므로 자동으로 최솟값 탐색이 된다. 그리고 움직임이 상하좌우뿐 만 아니라 ctrl+상하좌우도 있기 때문에 BFS탐색에서 해당 움직임도 추가해주어야 한다.

 

BFS 탐색 순서 

현재 위치를 x,y라고 한다면 키 조작으로 두 가지 움직임을 가질 수 있다.

1. x,y)에서 상하좌우 1칸씩 이동 
2. (x,y)에서 ctrl+ 상하좌우로 이동 (* ctrl 움직임 method 만들기)

→ 탐색이 완료안되면  총 8가지의 움직임(각 move+1)을 queue 삽입 후 반복

 

구현

1. 보드에 있는 카드 짝 개수 구하기 

모든 카드를 찾았는지 알기 위해 미리 카드를 좌표압축하여 저장해준다.

 // 카드 개수 
for(int i=0; i<4; i++) {
	for(int j=0; j<4; j++) {
		if(board[i][j] != 0) {
			cardNum ++;
		}
	}	
}
cardNum /=2;
		
int[] card = new int[cardNum];
for(int i=0; i<cardNum; i++) {
	card[i] = i+1;
}

 

2. 카드 순서를 모든 경우의 수대로 조합하기

순서를 고려해줘야하므로 순열로 모든 경우의 수를 구해준다. (ex. 123, 132 ...)

	// 1. 카드 찾기 순서 경우의 수 모두 구하기
	static void permutation(String comb, int depth,int[] card) {
		if(card.length == depth) {
			orders.add(comb);
			return ;
		}
		
		for(int i=0; i<card.length; i++) {
			int num = card[i];
			if(!comb.contains(""+num)) {
				permutation(comb+num, depth+1, card);
			}
		}
		
	}

 

 

3. 차례대로 각 카드 순서를 돌려서 키 조작 횟수 최솟값 찾기

2번 순열로 뽑은 각 경우의 수를 모두 탐색해준다. 해당 순서에 따라 카드를 BFS탐색을 통해 찾아주고 최단 경로 움직임을 모두 더해준다.

1.  for (i : 3,2,1) 2번에서 뽑은 순서대로 각 카드를 순차적으로 탐색해준다. 
   1. BFS - 첫 번째 카드 찾기 (i) → +bfs move count
   2. 첫 번째 카드 선택 enter → move +1
   3. BFS - 두 번째 카드(짝) 찾기 (i) → + bfs move count
   4. 두 번째 카드 선택 enter → move +1
2. 이렇게 모든 경우의 수를 탐색하여 min값을 구해주면 된다.

int min = Integer.MAX_VALUE;
for(String comb : orders) {
	String[] order = comb.split("");
			 
	int total_move =0;
	int[] pos = new int[2];
	pos[0] =r;
	pos[1] =c;			
			 
	int[][] copy_board  = new int[4][4];
	for(int i=0; i<4; i++) {
		for(int j=0; j<4; j++) {
		copy_board[i][j] = board[i][j];
		}
	}
			 
	for(String target_card : order) {
		int card_num = Integer.parseInt(target_card);
				 
		// -------------------------------------------
		// 첫 번째 카드 찾기 
		total_move += cardSearch(pos, card_num, copy_board);				 
		copy_board[pos[0]][pos[1]] = 0;
		// enter 
		total_move += 1;
		// -------------------------------------------

		// -------------------------------------------
		// 두 번째 카드 찾기 
		total_move += cardSearch(pos, card_num, copy_board);
		copy_board[pos[0]][pos[1]] = 0;

		// enter 
		total_move += 1;
	} 
	min = Math.min(min, total_move);
}

 

 

 

풀이 코드  

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

class Pair{
	int x;
	int y;
	int move;
	
	public Pair(int x, int y, int move){
		this.x =x;
		this.y =y;
		this.move = move;
	}
}

public class MatchingCards {
	
	static List<String> orders;
	static int[] dx = {1,-1,0,0};
	static int[] dy = {0,0,1,-1}; 
	public int solution(int[][] board, int r, int c) {		 
		 int cardNum =0;
		 
		 // 카드 개수 
		 for(int i=0; i<4; i++) {
			for(int j=0; j<4; j++) {
				if(board[i][j] != 0) {
					cardNum ++;
				}
			}	
		 }
		 cardNum /=2;
		
		 int[] card = new int[cardNum];
		 for(int i=0; i<cardNum; i++) {
			 card[i] = i+1;
		 }
		 
		 // 카드조합 순서 경우의 수 구하기 (123,132,231 ...) 
		 orders = new ArrayList<>();
		 permutation("", 0, card);
		 
		 int min = Integer.MAX_VALUE;
		 for(String comb : orders) {
			 String[] order = comb.split("");
			 
			 int total_move =0;
			 int[] pos = new int[2];
			 pos[0] =r;
			 pos[1] =c;			
			 
			 int[][] copy_board  = new int[4][4];
			 for(int i=0; i<4; i++) {
				 for(int j=0; j<4; j++) {
					 copy_board[i][j] = board[i][j];
				 }
			 }
			 
			 for(String target_card : order) {
				 int card_num = Integer.parseInt(target_card);
				 
				 // -------------------------------------------
				 // 첫 번째 카드 찾기 
				 total_move += cardSearch(pos, card_num, copy_board);				 
				 copy_board[pos[0]][pos[1]] = 0;
				 // enter 
				 total_move += 1;
				 // -------------------------------------------
				 
				 // -------------------------------------------
				 // 두 번째 카드 찾기 
				 total_move += cardSearch(pos, card_num, copy_board);
				 copy_board[pos[0]][pos[1]] = 0;
				 
				 // enter 
				 total_move += 1;
				 // -------------------------------------------
			 }
			 
			 min = Math.min(min, total_move);
		 }
		 
		 return min;
	}

	// 1. 카드 찾기 순서 경우의 수 모두 구하기 
	static void permutation(String comb, int depth,int[] card) {
		if(card.length == depth) {
			orders.add(comb);
			return ;
		}
		
		for(int i=0; i<card.length; i++) {
			int num = card[i];
			if(!comb.contains(""+num)) {
				permutation(comb+num, depth+1, card);
			}
		}
		
	}
	
	// 2. 카드 찾으러 이동하기  
	static int cardSearch(int[] pos, int target_card, int[][] copy_board) {
		Queue<Pair> q = new LinkedList<>();
		boolean[][] check = new boolean[4][4];
		int x= pos[0];
		int y= pos[1];
		
		check[x][y] = true;
		q.add(new Pair(x,y,0));
		while(!q.isEmpty()) {
			Pair next = q.poll();
			int px = next.x;
			int py = next.y;
			int move =next.move;
			
			if(copy_board[next.x][next.y] == target_card) {
				System.out.println("["+target_card+ "] find! "+ next.x+","+next.y+ ":"+ move);
				pos[0] = next.x;
				pos[1] = next.y;
				return move;
			}
			
			//상하좌우 1칸 move 
			for(int i=0; i<4; i++) {
				int nx = px + dx[i];
				int ny = py + dy[i];
				
				if(nx<0 || ny<0 || nx>3 || ny>3) continue;
				if(check[nx][ny]) continue;
				
				check[nx][ny] = true;
				q.add(new Pair(nx,ny, move+1));
			}
			
			// ctrl+상하좌우 move
			for(int i=0; i<4; i++) {
				Pair res = checkRoute(px,py, i, copy_board);
				int nx = res.x, ny =res.y;
				
				if(nx==x && ny ==y) continue;
				if(check[nx][ny]) continue;
				
				check[nx][ny] = true;
				q.add(new Pair(nx,ny, move+1));
			}
		}
		return 0;
		
		
		
	}
	// ctrl 이동 시 해당 경로에 카드가 있는지 확인 
	static Pair checkRoute(int x, int y, int direction, int[][] copy_board) {
		x += dx[direction];
		y += dy[direction];
		
		while(x >= 0 && x < 4 && y >= 0 && y < 4) {
			if(copy_board[x][y] != 0) return new Pair(x,y,0);
			
			x += dx[direction];
			y += dy[direction];
		}
		
		// 카드 없으면 끝 
		return new Pair(x-dx[direction],y-dy[direction],0);	
		
	}
}