[프로그래머스/Kotlin]Lv2 - 당구 연습

프로그래머스

 

문제

문제 설명

프로그래머스의 마스코트인 머쓱이는 최근 취미로 당구를 치기 시작했습니다.

머쓱이는 손 대신 날개를 사용해야 해서 당구를 잘 못 칩니다. 하지만 끈기가 강한 머쓱이는 열심히 노력해서 당구를 잘 치려고 당구 학원에 다니고 있습니다.

오늘도 당구 학원에 나온 머쓱이에게 당구 선생님이"원쿠션"(당구에서 공을 쳐서 벽에 맞히는 걸 쿠션이라고 부르고, 벽에 한 번 맞힌 후 공에 맞히면 원쿠션이라고 부릅니다) 연습을 하라면서 당구공의 위치가 담긴 리스트를 건네줬습니다. 리스트에는 머쓱이가 맞춰야 하는 공들의 위치가 담겨있습니다. 머쓱이는 리스트에 담긴 각 위치에 순서대로 공을 놓아가며 "원쿠션" 연습을 하면 됩니다. 이때, 머쓱이는 항상 같은 위치에 공을 놓고 쳐서 리스트에 담긴 위치에 놓인 공을 맞춥니다.

머쓱이와 달리 최근 취미로 알고리즘 문제를 풀기 시작한 당신은, 머쓱이가 친 공이 각각의 목표로한 공에 맞을 때까지 최소 얼마의 거리를 굴러가야 하는지가 궁금해졌습니다.

당구대의 가로 길이 m, 세로 길이 n과 머쓱이가 쳐야 하는 공이 놓인 위치 좌표를 나타내는 두 정수 startX, startY, 그리고 매 회마다 목표로 해야하는 공들의 위치 좌표를 나타내는 정수 쌍들이 들어있는 2차원 정수배열 balls가 주어집니다. "원쿠션" 연습을 위해 머쓱이가 공을 적어도 벽에 한 번은 맞춘 후 목표 공에 맞힌다고 할 때, 각 회마다 머쓱이가 친 공이 굴러간 거리의 최솟값의 제곱을 배열에 담아 return 하도록 solution 함수를 완성해 주세요.

단, 머쓱이가 친 공이 벽에 부딪힐 때 진행 방향은 항상 입사각과 반사각이 동일하며, 만약 꼭짓점에 부딪힐 경우 진입 방향의 반대방향으로 공이 진행됩니다. 공의 크기는 무시하며, 두 공의 좌표가 정확히 일치하는 경우에만 두 공이 서로 맞았다고 판단합니다. 공이 목표 공에 맞기 전에 멈추는 경우는 없으며, 목표 공에 맞으면 바로 멈춘다고 가정합니다.

위 그림은 친 공이 벽에 맞았을 때의 움직임을 나타낸 그림입니다. 치기 전 공의 위치가 점 A입니다.

위 그림은 친 공이 꼭짓점에 맞았을 때의 움직임을 나타낸 그림입니다. 치기 전 공의 위치가 점 A입니다.

제한사항

• 3 ≤ m, n ≤ 1,000
• 0 < startX < m
• 0 < startY < n
• 2 ≤ balls의 길이 ≤ 1,000
• balls의 원소는 [a, b] 형태입니다.
  • a, b는 머쓱이가 맞춰야 할 공이 놓인 좌표를 의미합니다.
  • 0 < a < m, 0 < b < n
  • (a, b) = ( startX, startY )인 입력은 들어오지 않습니다.

입출력 예

m	n	startX	startY	balls	result
10	10	3	7	[[7, 7], [2, 7], [7, 3]]	[52, 37, 116]

 

입출력 예 설명

입출력 예 #1

• 첫 번째 예시의 첫번째 공에 대한 그림은 다음과 같습니다.

• 

• 당구대의 좌측 하단 좌표가 (0, 0) 입니다.
• 점 A는 머쓱이가 칠 공이 놓인 위치입니다.
• 점 A → 점[0] : 점선을 따라 이동하면 거리의 제곱이 52로 최소가 됩니다.
• 같은 예시의 두 번째 공에 대한 그림은 다음과 같습니다.

• 

• 점 A → 점[1] : 점선을 따라 이동하면 거리의 제곱이 37로 최소가 됩니다.
  • 점 A에 놓인 공을 왼쪽 방향으로 x축과 수평이 되도록 보내면 벽에 맞고 점 [1]에 닿아 이동 거리가 더 짧아보이지만, A가 벽으로 이동하는 경로에 점 [1]이 있으므로, 벽에 맞기전에 공에 먼저 맞게 됩니다.
• 같은 예시의 세 번째 공에 대한 그림은 다음과 같습니다.

• 

• 점 A → 점[2] : 점선을 따라 이동하면 거리의 제곱이 116으로 최소가 됩니다.
• 따라서 [52, 37, 116]을 return 합니다.

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풀이

풀이 접근 과정

벽에 반사되는 경우를 고려하여 네 방향(왼쪽, 오른쪽, 위, 아래)에 대해 계산된 거리 중 최소값을 선택하고자 했다.

최종 소스코드

import kotlin.math.*

class Solution {
    fun solution(m: Int, n: Int, startX: Int, startY: Int, balls: Array<IntArray>): IntArray {
        val answer = IntArray(balls.size) { 0 }

        fun distance(x1: Int, y1: Int, x2: Int, y2: Int) =
            (x1-x2)*(x1-x2) + (y1-y2)*(y1-y2)

        fun leftCushion(ball: Pair<Int, Int>) =
            distance(ball.first, ball.second, startX*-1, startY)

        fun rightCushion(ball: Pair<Int, Int>) =
            distance(ball.first, ball.second, m*2-startX, startY)

        fun topCushion(ball: Pair<Int, Int>) =
            distance(ball.first, ball.second, startX, n*2-startY)

        fun bottomCushion(ball: Pair<Int, Int>) =
            distance(ball.first, ball.second, startX, startY*-1)

        fun checkShort(ball: Pair<Int, Int>): Int {
            return if (startX == ball.first) {
                if (startY < ball.second) {
                    min(bottomCushion(ball), min(leftCushion(ball), rightCushion(ball)))
                } else {
                    min(topCushion(ball), min(leftCushion(ball), rightCushion(ball)))
                }
            } else if (startY == ball.second) {
                if (startX < ball.first) {
                    min(leftCushion(ball), min(topCushion(ball), bottomCushion(ball)))
                } else {
                    min(rightCushion(ball), min(topCushion(ball), bottomCushion(ball)))
                }
            } else {
                min(min(leftCushion(ball), rightCushion(ball)), min(topCushion(ball), bottomCushion(ball)))
            }
        }

        balls.forEachIndexed { index, ints ->
            answer[index] = checkShort(Pair(ints[0], ints[1]))
        }

        return answer
    }
}

1. 상하좌우로 공의 위치와 출발 지점이 특정 벽에 반사되었을 때의 거리를 계산하는 함수를 선언한다.
2. 공의 위치에 따라 최소 거리를 계산한다.
   1. 출발 지점과 같은 x 또는 y 좌표를 가지는 경우를 특별 처리합니다.
   2. 그렇지 않은 경우, 네 벽에 반사되었을 때의 거리 중 최소값을 반환합니다.

다른 풀이법

import kotlin.math.*

class Solution {
    fun solution(m: Int, n: Int, startX: Int, startY: Int, balls: Array<IntArray>): IntArray {
        return balls.map { ball ->
            val (bx, by) = ball
            arrayOf(-bx to by, bx to -by, 2 * m - bx to by, bx to 2 * n - by)
                .filter {
                    !((startX == bx && 
	                    (by in it.second + 1 until startY 
	                    || by in startY + 1 until it.second)) 
	                    || (startY == by && (bx in (it.first + 1) until startX 
	                    || bx in startX + 1 until it.first)))
                }.minOf {
                    (startX - it.first.toDouble()).pow(2) + (startY - it.second.toDouble()).pow(2)
                }.toInt()
        }.toIntArray()
    }
}

1. balls.map: 각 공에 대해 작업을 수행
2. val (bx, by) = ball: 공의 좌표를 bx와 by로 분리
3. arrayOf(-bx to by, bx to -by, 2 * m - bx to by, bx to 2 * n - by): 반사된 위치들을 배열로 생성
   • bx to by: 공이 왼쪽 벽에 반사된 위치
   • bx to -by: 공이 아래쪽 벽에 반사된 위치
   • 2 * m - bx to by: 공이 오른쪽 벽에 반사된 위치
   • bx to 2 * n - by: 공이 위쪽 벽에 반사된 위치
   • filter: 유효하지 않은 반사 위치를 제외한다.
     • startX == bx && (by in it.second + 1 until startY || by in startY + 1 until it.second): 공이 출발 지점과 같은 x 좌표에 있고, y 좌표가 중간에 있는 경우 제외.
     • startY == by && (bx in (it.first + 1) until startX || bx in startX + 1 until it.first): 공이 출발 지점과 같은 y 좌표에 있고, x 좌표가 중간에 있는 경우 제외.
   • minOf: 유효한 반사 위치들 중에서 출발 지점까지의 거리가 최소인 위치를 찾는다.
     • (startX - it.first.toDouble()).pow(2) + (startY - it.second.toDouble()).pow(2): 유클리드 거리의 제곱을 계산합니다.
   • .toInt(): 최종 결과를 정수 배열로 반환한다.

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Comment

두 점 사이의 거리를 구하는 간단한 공식만 알면 귀찮지만 금방 풀리는 문제이다.

문제는… 내가 이 문제를 푼지 너무 오래되어 기억이 가물가물 하다는 점 ㅠ