[Baekjoon] 14891번 : 톱니바퀴 - JAVA

https://www.acmicpc.net/problem/14891

14891번: 톱니바퀴

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#1 문제 번호 : 14891

 

 

#2 문제

총 8개의 톱니를 가지고 있는 톱니바퀴 4개가 아래 그림과 같이 일렬로 놓여 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.

 

 

#3 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, 12시 방향부터 시계방향 순서대로 주어진다. N극은 0, S극은 1로 나타나 있다.

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.

 

 

#4 출력

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

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

 

 

#5 풀이

이 문제는 구현을 할 때 회전 방향 확인과 톱니바퀴가 회전했는지 확인하는 작업이 핵심이라고 생각한다.

톱니 회전 방향 저장은 배열 gear_direction[]로 확인했다.

문제 입력단계에서 12시 방향부터 시계방향 순서대로 값을 준다고 했으니 이 값들을 덱에 담아준다. 이해하기 쉽게 그림으로 표현하면 아래와 같다. 필자는 덱을 ArrayList를 사용해 만들었다.

 

컴퓨터 공학 수학은 0부터 시작하기 때문에 톱니 4개를 표현하면 아래 그림과 같다.

이제 문제로 돌아가 0번 톱니를 오른쪽으로 돌리겠다고 값을 입력했다 치자. ex) 1 1

입력값을 받으면서 동시에 먼저 톱니 회전 방향을 저장하는 배열 gear_direction[0]에 값을 넣는다.

0번 톱니를 돌렸으니 0번째 인덱스에 값을 넣은 것이다.

리스트를 0으로 초기화 해두었다.

gear0과 gear1 이 서로 맞닿는 부분은 gear0 [2], gear1 [6]이다. 맞닿은 부분이 다르면 gear1은 gear0이 돌았던 반대방향으로 돌아야 한다. gear_direction[0] 값을 보니 1이 들어가 있다. 반대방향인 -1을 gear_direction[1] 에 넣는다.

이제 gear1, gear2를 비교한다 gear1[2], gear2[6]가 값이 같으므로 gear2는 회전하지 않는다.

회전하지 않으니 gear_direction[2] 에는 0이 들어가지만 기본값이 0이므로 그대로 둔다.

이제 gear2, gear3을 비교할 차례다.  gear2[2], gear3[6] 값을 비교했을 때 값이 다르다 하지만 gear[2]가 회전하지 않아 회전 방향을 저장하는 배열 gear_direction[2]는 0이 저장되어 있으므로 gear3은 회전하지 않는다.

 

지금까지 그림으로 예시를 보여주었고 오른쪽 톱니와 비교하는 코드는 다음과 같다.

//오른쪽 기어랑 비교
static void right(int gear_num) {
    if (gear_num == 3) return;                                  //기어가 3이 마지막이므로 종료

    if (gear[gear_num].get(2) != gear[gear_num + 1].get(6)) {   //gear0[2], gear1[6]비교
        if (gear_direction[gear_num] == 1) {
            gear_direction[gear_num + 1] = -1;
        } else if(gear_direction[gear_num] == -1) {
            gear_direction[gear_num + 1] = 1;
        }
        right(gear_num + 1);
    }
}

예시 들었던 것처럼 비교하고 재귀해 오른쪽 톱니가 남아있으면 다음 비교를 다시 한다. 오른쪽만 예시로 들었지만 왼쪽도 코드가 거의 동일하다.(전체 코드를 통해 확인해주세요.)

 

비교는 다 끝났고 배열 gear_direction[]에 담은 값을 이용해 회전하여 마무리. 

 

 

#6 소스코드

package baek;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

public class baek_14891 {
    public static ArrayList<Integer>[] gear = new ArrayList[4];
    public static int gear_direction[] = new int[4];     // 1 : 오른쪽 회전, -1 : 왼쪽 회전, 0 : 회전x
    public static int score = 0;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        //톱니 4개 입력
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            gear[i] = new ArrayList<>();
            String token[] = br.readLine().split("");
            for (int j = 0; j < 8; j++) {
                gear[i].add(Integer.parseInt(token[j]));
            }
        }
        //회전 입력값
        int K = Integer.parseInt(br.readLine());              //회전 횟수
        for (int i = 0; i < K; i++) {
            Arrays.fill(gear_direction, 0);               //회전 방향 초기화
            String token[] = br.readLine().split(" ");
            int gear_num = Integer.parseInt(token[0]) - 1;    //기어 숫자
            int direction = Integer.parseInt(token[1]);       //회전 방향

            gear_direction[gear_num] = direction;
            right(gear_num);
            left(gear_num);

            //회전시작!
            for (int j = 0; j < 4; j++) {
                if (gear_direction[j] == 1) {
                    rightTurn(j);
                } else if (gear_direction[j] == -1) {
                    leftTurn(j);
                } else {
                    continue;
                }
            }

        }
        sumScore();
        System.out.print(score);

    }

    //왼쪽 기어랑 비교
    static void left(int gear_num) {
        if (gear_num == 0) return;

        if (gear[gear_num - 1].get(2) != gear[gear_num].get(6)) {
            if (gear_direction[gear_num] == 1) {
                gear_direction[gear_num - 1] = -1;
            } else if(gear_direction[gear_num] == -1) {
                gear_direction[gear_num - 1] = 1;
            }
            left(gear_num - 1);
        }
    }

    //오른쪽 기어랑 비교
    static void right(int gear_num) {
        if (gear_num == 3) return;                                  //기어가 3이 마지막이므로 종료

        if (gear[gear_num].get(2) != gear[gear_num + 1].get(6)) {   //gear0[2], gear1[6]비교
            if (gear_direction[gear_num] == 1) {
                gear_direction[gear_num + 1] = -1;
            } else if(gear_direction[gear_num] == -1) {
                gear_direction[gear_num + 1] = 1;
            }
            right(gear_num + 1);
        }
    }

    //반시계 방향 회전 (-1)
    static void leftTurn(int i) {
        gear[i].add(gear[i].get(0));
        gear[i].remove(0);
    }

    //시계 방향 회전 (1)
    static void rightTurn(int i) {
        gear[i].add(0, gear[i].get(7));
        gear[i].remove(8);
    }

    //최종 점수 계산
    static void sumScore() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            score += gear[i].get(0) * (1 << i);
        }
    }
}