[백준 14891] - 톱니바퀴(C++)[골드5]

📕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.

📗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 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 12시 방향이 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

👀문제 해석

• 문제가 길고 복잡해보이지만 , 실제로는 단순한 부분들만 생각해 주면 된다.
• 회전하려는 톱니바퀴와 맞닿는 부분들의 극이 다르면 회전에 영향을 준다.
  • 예를 들어서 2번째 바퀴가 회전할 때 3번째와 2번째가 맞닿는 부분이 다르다면 3번째는 2번째 바퀴의 회전방향과 반대로 회전한다. 만약 맞닿는 부분이 같을 시 2번째 바퀴만 회전한다.
• 여기서 주의해야할점은 연쇄작용으로 톱니바퀴가 영향을 서로 준다는 점이다.
  • 예를 들어 1번쨰회전 ->2번째 회전, 2번째 회전->3번째 회전, 3번째 회전 -> 4번째 회전에 영향을 줄 수 있다.
  • 여기서 생각해야할점은 각각 맞닿는 부분들이 회전하기 전 상태를 비교해야 한다는 점이다.
  • 즉 우리는 맞닿는 부분이 다르다고 무작정 회전시킬 것이 아니고 회전의 방향을 정해서 4번째 바퀴까지 검사한 뒤에 회전시켜줘야 한다.
• 전부 다 회전하면 각각의 12시 방향을 검사해서 결과를 도출하면 된다.

🔎문제 풀이

• 우선 시계방향과 반시계 방향에 대해서 생각해 보면 deque로 구현하면 굉장히 쉽다는 것을 깨달았다.
  • 아래 그림을 보면 이해가 쉬울 것!

• deque를 쓰면 편리하다고 생각한 이유
  • 시계방향일 때는 맨뒤의 원소를 빼준뒤 첫 번째 자리로 옮겨주는 것이다.
    • pop_back() -> push_front()
  • 시계반대방향일 때는 맨 앞의 원소를 빼준 뒤의 맨 뒷자리로 옮겨주는 것이다.
    • pop_front() -> push_back()
  • 이러한 이유로 앞, 뒤에서 빼서 그대로 맨, 앞으로 이어 붙일 수 있는 deque가 적절하다고 판단했다.
• 그다음 맞닿는 지점들은 따로 배열을 만들어서 회전하기 전에 기록해 뒀다.
• 각각의 톱니바퀴의 회전방향도 배열을 만들어서 1(시계) , -1(반시계) , 0(회전 안 함)을 기록했다.
• 회전하기 직전에, 맞닿는 지점들의 대한 값과 회전방향을 초기화시켜 주면 된다.
• 각각의 톱니바퀴에 0번째 값을 검사해서 그에 따른 결과를 도출하면 됨.

💻코드

/*
골드5 톱니바퀴
*/
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <deque>
using namespace std;
deque<int> one;
deque<int> two;
deque<int> three;
deque<int> four;
int k, answer = 0;
vector<int> point(6, 0);
vector<int> direct(5, 0);
void make_point();
void run(int n, int d);
void circle_run(deque<int> &circle, int d);
void check();
vector<string> str;
int main()
{
    string s;
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        cin >> s;
        str.push_back(s);
    }
    for (int i = 0; i < 8; i++)
    {
        one.push_back(str[0][i] - 48);
        two.push_back(str[1][i] - 48);
        three.push_back(str[2][i] - 48);
        four.push_back(str[3][i] - 48);
    }
    cin >> k;
    int num, dir;
    for (int i = 0; i < k; i++)
    {
        cin >> num >> dir;
        run(num, dir);
    }
    check();
    cout << answer;
}
void make_point()
{
    point[0] = one[2];
    point[1] = two[6];
    point[2] = two[2];
    point[3] = three[6];
    point[4] = three[2];
    point[5] = four[6];
}
void run(int n, int d)
{
    make_point();
    for (int i = 1; i <= 4; i++)
    {
        direct[i] = 0;
    }
    direct[n] = d;
    if (n == 1) // 첫번째 톱니바퀴인 경우
    {
        if (point[0] != point[1]) // 다른경우는 회전함.
        {
            direct[n + 1] = d * -1;
            if (point[2] != point[3])
            {
                direct[n + 1] = d * -1;
                direct[n + 2] = d;
                if (point[4] != point[5])
                {
                    direct[n + 2] = d;
                    direct[n + 3] = d * -1;
                }
            }
        }
    }
    if (n == 2) // 두번째 톱니바퀴인 경우
    {
        if (point[0] != point[1])
        {
            direct[n - 1] = d * -1;
        }
        if (point[2] != point[3])
        {
            direct[n + 1] = d * -1;
            if (point[4] != point[5])
            {
                direct[n + 1] = d * -1;
                direct[n + 2] = d;
            }
        }
    }
    if (n == 3)
    {
        if (point[4] != point[5])
        {
            direct[n + 1] = d * -1;
        }
        if (point[2] != point[3])
        {
            direct[n - 1] = d * -1;
            if (point[0] != point[1])
            {
                direct[n - 1] = d * -1;
                direct[n - 2] = d;
            }
        }
    }
    if (n == 4)
    {
        if (point[4] != point[5]) // 다른경우는 회전함.
        {
            direct[n - 1] = d * -1;
            if (point[2] != point[3])
            {
                direct[n - 1] = d * -1;
                direct[n - 2] = d;
                if (point[0] != point[1])
                {
                    direct[n - 2] = d;
                    direct[n - 3] = d * -1;
                }
            }
        }
    }
    circle_run(one, direct[1]);
    circle_run(two, direct[2]);
    circle_run(three, direct[3]);
    circle_run(four, direct[4]);
}
void circle_run(deque<int> &circle, int d)
{
    if (d == 1)
    {
        int d = circle[circle.size() - 1];
        circle.pop_back();
        circle.push_front(d);
    }
    else if (d == -1)
    {
        int d = circle[0];
        circle.pop_front();
        circle.push_back(d);
    }
    else
        return;
}
void check()
{
    if (one[0] == 1)
        answer += 1;
    if (two[0] == 1)
        answer += 2;
    if (three[0] == 1)
        answer += 4;
    if (four[0] == 1)
        answer += 8;
}

✔느낀 점

• 자료구조를 공부해야 하는 이유를 깨달았다.
  • 적절한 자료구조는 코드의 퀄리티를 높여준다.
    만약 deque를 안 썼으면 매우 코드가 더러웠을 것 같음.. 아직 스터디원들 코드를 안 봐서 모르겠음!]
• 문제를 잘 읽자..
  • 톱니바퀴는 무조건 회전하고 그 영향을 끼치는 것이었다!!!
    • 나는 맞닿는 부분이 같은 값이면 회전을 아예 안 해줬었다.
• 되도록이면 함수로 코드를 짜는 습관을 들이고 있는데, 아직 직관성이 조금 부족한 것 같다!
• run 함수에서 저렇게 n을 특정하지 않고 함수를 짜고 싶었는데,, 내 창의성이 너무 모자라다.