백준 14891번 - 톱니바퀴 [Python, Java]

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

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.

문제 유형 / 난이도

구현 / 골드 5

문제 풀이

1. 우선 2차원 배열로 톱니 바퀴를 표현하였다. 열 방향으로 idx 0을 12시로 정하고 시계 방향으로 값을 넣는다.

2. 파라미터로 현재 톱니 바퀴와 방향을 받아 톱니 바퀴가 회전하는 메서드를 구현해야한다.

    - 파이썬은 슬라이싱, 자바는 substring을 이용하면 쉽게 구현할 수 있다.

3. 지정된 톱니 바퀴를 기준으로 왼쪽 방향과 오른쪽 방향을 따로 구현한다.

4. 왼쪽 방향의 경우 현재 톱니 바퀴의 9시 톱니와 (현재 - 1) 톱니 바퀴의 3시 톱니가 같지 않은지 확인한다.

    - 같지 않으면 회전한다는 의미이므로 (현재-1) 톱니를 회전 시킨다.

    - 같으면 stop

5. 오른쪽 방향의 경우는 현재 톱니 바퀴의 3시 톱니와 (현재+1) 톱니 바퀴의 9시 톱니가 같지 않으지 확인한다.

    - 같지 않으면 회전한다는 의미이므로 (현재+1) 톱니를 회전 시킨다.

    - 같으면 stop

위 4, 5 번은 톱니를 1칸 씩 이동 함으로써 같은 로직(회전)이 반복된다. 따라서 재귀를 이용해볼 수 있다.

 

여기서 주의할 점은 4, 5 번은 맨 처음 회전하는 톱니 바퀴의 회전 하기 전 형태를 놓고 비교한다는 점이다. 따라서 4, 5 번의 로직이 끝난 후 회전 시켜야한다.

 

Python

def rotate(num, d):
    if d == 1:
        wheel[num] = wheel[num][7] + wheel[num][:7]
    if d == -1:
        wheel[num] = wheel[num][1:] + wheel[num][0]

def cw(num, d):
    if num == 3:
        return 
    
    if wheel[num][2] != wheel[num+1][6]:
        isRotate[num+1] = d * -1
        cw(num+1, d*(-1))

def ccw(num, d):
    if num == 0:
        return
    
    if wheel[num][6] != wheel[num-1][2]:
        isRotate[num-1] = d * -1
        ccw(num-1, d*(-1))
        
def check(num, d):
    isRotate[num] = d
    cw(num, d)
    ccw(num, d)
    
    for i in range(4):
        rotate(i, isRotate[i])

    
wheel = [input() for _ in range(4)]
k = int(input())
for _ in range(k):
    num, d = map(int, input().split())
    isRotate = [0]*4
    check(num-1, d)
    
total = 0
for i in range(4):
    if wheel[i][0] == '1':
        total += 2 ** i

print(total)

Java

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Main {
    static String[] wheel;
    static int[] isRotate;
    static int k, num, d, total;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st;
        wheel = new String[4];

        for(int i=0; i<4; i++) {
            wheel[i] = br.readLine();
        }
        k = Integer.parseInt(br.readLine());

        for(int i=0; i<k; i++) {
            st = new StringTokenizer(br.readLine());
            num = Integer.parseInt(st.nextToken());
            d = Integer.parseInt(st.nextToken());
            isRotate = new int[4];
            check(num-1, d);
        }

        for(int i=0; i<4; i++) {
            if(wheel[i].charAt(0) == '1') {
                total += Math.pow(2, i);
            }
        }
        
        System.out.println(total);
    }

    private static void check(int num, int d) {
        isRotate[num] = d;
        cw(num, d);
        ccw(num, d);

        for(int i=0; i<4; i++) {
            rotate(i, isRotate[i]);
        }
    }

    private static void rotate(int num, int d) {
        if(d == 1) {
            wheel[num] = wheel[num].charAt(7) + wheel[num].substring(0,7);
        }
        if(d == -1) {
            wheel[num] = wheel[num].substring(1) + wheel[num].charAt(0);
        }
    }

    private static void cw(int num, int d) {
        if(num == 3) return;

        if(wheel[num].charAt(2) != wheel[num+1].charAt(6)) {
            isRotate[num+1] = d * -1;
            cw(num+1, d*-1);
        }
    }

    private static void ccw(int num, int d) {
        if(num == 0) return;

        if(wheel[num].charAt(6) != wheel[num-1].charAt(2)) {
            isRotate[num-1] = d * -1;
            ccw(num-1, d*-1);
        }
    }
}

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📝 메모: 1차원 배열을 1칸 씩 회전 시키는 부분 구현 (문자열 이용)