[백준] [24444] 너비 우선 탐색 1 (BFS) (JAVA)

https://www.acmicpc.net/problem/24444

24444번: 알고리즘 수업 - 너비 우선 탐색 1

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문제

오늘도 서준이는 너비 우선 탐색(BFS) 수업 조교를 하고 있다. 아빠가 수업한 내용을 학생들이 잘 이해했는지 문제를 통해서 확인해보자.

N개의 정점과 M개의 간선으로 구성된 무방향 그래프(undirected graph)가 주어진다. 정점 번호는 1번부터 N번이고 모든 간선의 가중치는 1이다. 정점 R에서 시작하여 너비 우선 탐색으로 노드를 방문할 경우 노드의 방문 순서를 출력하자.

너비 우선 탐색 의사 코드는 다음과 같다. 인접 정점은 오름차순으로 방문한다.

bfs(V, E, R) {  # V : 정점 집합, E : 간선 집합, R : 시작 정점
    for each v ∈ V - {R}
        visited[v] <- NO;
    visited[R] <- YES;  # 시작 정점 R을 방문 했다고 표시한다.
    enqueue(Q, R);  # 큐 맨 뒤에 시작 정점 R을 추가한다.
    while (Q ≠ ∅) {
        u <- dequeue(Q);  # 큐 맨 앞쪽의 요소를 삭제한다.
        for each v ∈ E(u)  # E(u) : 정점 u의 인접 정점 집합.(정점 번호를 오름차순으로 방문한다)
            if (visited[v] = NO) then {
                visited[v] <- YES;  # 정점 v를 방문 했다고 표시한다.
                enqueue(Q, v);  # 큐 맨 뒤에 정점 v를 추가한다.
            }
    }
}

입력

첫째 줄에 정점의 수 N (5 ≤ N ≤ 100,000), 간선의 수 M (1 ≤ M ≤ 200,000), 시작 정점 R (1 ≤ R ≤ N)이 주어진다.

다음 M개 줄에 간선 정보 u v가 주어지며 정점 u와 정점 v의 가중치 1인 양방향 간선을 나타낸다. (1 ≤ u < v ≤ N, u ≠ v) 모든 간선의 (u, v) 쌍의 값은 서로 다르다.

출력

첫째 줄부터 N개의 줄에 정수를 한 개씩 출력한다. i번째 줄에는 정점 i의 방문 순서를 출력한다. 시작 정점의 방문 순서는 1이다. 시작 정점에서 방문할 수 없는 경우 0을 출력한다.

예제 입력 1 복사

5 5 1
1 4
1 2
2 3
2 4
3 4

예제 출력 1 복사

1
2
4
3
0

정점 1번에서 정점 2번, 정점 4번을 순서대로 방문한다. 정점 2번에서 정점 3번을 방문한다. 정점 5번은 정점 1번에서 방문할 수 없다.

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※ JAVA 코드 (너비 우선 탐색 1)

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

public class Main {
	static int N, M, R, cnt;
	static boolean[] visited;
	static int[] result;
	static ArrayList<ArrayList<Integer>> graph;
	
	public static void bfs(int r) {
		Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
		q.offer(r);
		cnt = 1;
		visited[r] = true;
		result[r] = cnt++;
		
		while(!q.isEmpty()) {
			int next = q.poll();
			
			for(int i : graph.get(next)) {
				if(visited[i] == false) {
					visited[i] = true;
					q.offer(i);
					result[i] = cnt++;
				}
			}
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer st;
		
		st = new StringTokenizer(br.readLine());
		
		N = Integer.parseInt(st.nextToken());
		M = Integer.parseInt(st.nextToken());
		R = Integer.parseInt(st.nextToken());
		
		graph = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();
		visited = new boolean[N + 1];
		result = new int[N + 1];
		
		// 그래프 배열 생성
		for(int i = 0; i <= N; i++) {
			graph.add(new ArrayList<Integer>());
		}
				
		for(int i = 0; i < M; i++) {
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			int u = Integer.parseInt(st.nextToken());
			int v = Integer.parseInt(st.nextToken());
			
			// 정점간 연결
			graph.get(u).add(v);
			graph.get(v).add(u);
		}
		
		// 정렬
		for(int i = 0; i < graph.size(); i++) {
			// 각 정점간 연결된 노드 정렬
			Collections.sort(graph.get(i));
		}
		
		bfs(R);
		
		for(int i = 1; i <=N; i++) {
			System.out.println(result[i]);
		}
	}
}

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※ 생각정리 (너비 우선 탐색 1)
백준 너비 우선 탐색 1 문제는 처음에는 시간초과가 났었다. 이유는 방문체크를 철저하게 하지 못해서 였다.
시간초과를 해결하기위해서 한번 방문했던 정점은 재방문하지 않도록 해야한다.
 
1. ArrayList<ArrayList<Inteager>> graph를 만들고 배열을 생성한다.

graph = new ArrayList<ArrayList<Integer>>();

// 그래프 배열 생성
for(int i = 0; i <= N; i++) {
    graph.add(new ArrayList<Integer>());
}

2. 정점간 연결을 해준다.

for(int i = 0; i < M; i++) {
    st = new StringTokenizer(br.readLine());
    int u = Integer.parseInt(st.nextToken());
    int v = Integer.parseInt(st.nextToken());

    // 정점간 연결
    graph.get(u).add(v);
    graph.get(v).add(u);
}

3. 각 정점에 연결된 정점 요소들을 정렬해준다.

// 정렬
for(int i = 0; i < graph.size(); i++) {
    // 각 정점간 연결된 노드 정렬
    Collections.sort(graph.get(i));
}

4. result배열을 만들어 각 정점 인덱스에 카운트 값을 담으면서 너비 우선 탐색을 진행한다.

public static void bfs(int r) {
    Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
    q.offer(r);
    cnt = 1;
    visited[r] = true;
    result[r] = cnt++;

    while(!q.isEmpty()) {
        int next = q.poll();

        for(int i : graph.get(next)) {
            if(visited[i] == false) {
                visited[i] = true;
                q.offer(i);
                result[i] = cnt++;
            }
        }
    }
}

5. 결과 출력

for(int i = 1; i <=N; i++) {
    System.out.println(result[i]);
}

 
 
-새벽코딩-