[백준] [삼성 SW 역량 테스트 기출 문제] 14891. 톱니바퀴 (JAVA)

⚙ 톱니바퀴

 

비트마스킹을 이용하여 해결하였다.

초반에 톱니들이 순차적으로 움직인다고 생각해서 문제가 이해되지 않았는데,

톱니가 돌아가기 전에 맞닿은 부분들을 체크하고, 한꺼번에 돌리면 된다 ! 

(자석을 생각해보면 알 수 있다. 자석은 동시에 반대쪽으로 멀어지지, 순차적으로 멀어지지 않는다.)

 

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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.

 

 

이 때, 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 세 정수 A, B, C가 주어진다.

 

출력

첫째 줄에 공백으로 구분하여 답을 출력한다. 각 용량은 오름차순으로 정렬한다.

 

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🔑 IDEA

테스트 케이스에서 초기의 톱니 상태가 아래와 같이 주어지는 것을 볼 수 있다.

10101111
01111101
11001110
00000010

그러면 각 톱니바퀴의 상태를 다음과 같이 배열에 저장할 수 있다.

• gear[0] = 10101111(2)
• gear[1] = 01111101(2)
• gear[2] = 11001110(2)
• gear[3] = 00000010(2)

 

(Integer.parseInt(br.readLine(), 2) 를 이용해 String으로 주어진 각 문자열을 Binary Integer로 변환할 수 있다.)

 

 

이렇게 gear배열에 저장한 톱니바퀴의 정보를 가지고 다음 로직에 따라 회전 명령을 처리한다.

1. 회전시킬 톱니를 기준으로 왼쪽에 위치한 톱니들의 맞닿은 부분을 체크한다. (두 톱니의 몇번째 bit가 서로 맞닿는지는 그림을 그려보면 쉽게 알 수 있다)
   1. 맞닿은 부분의 극성이 동일하면 더 이상 검사하지 않는다. (break)
   2. 맞닿은 부분의 극성이 다르면, 회전할 방향(direction[])을 업데이트한다.
2. 회전시킬 톱니를 기준으로 오른쪽에 위치한 톱니들의 맞닿은 부분을 체크한다.
   1. 맞닿은 부분의 극성이 동일하면 더 이상 검사하지 않는다. (break)
   2. 맞닿은 부분의 극성이 다르면, 회전할 방향(direction[])을 업데이트한다.
3. 톱니들의 회전 방향이 담긴 direction 배열을 가지고 turnGearAltogether()를 이용해 모든 톱니를 동시에 돌린다.

      👉 비트연산을 통해 시계방향 또는 반시계방향으로 gear를 움직일 수 있다. (주석참고) 

 

💡  나의 풀이

import java.io.IOException;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.*;

class Main {
	static int[] gear = new int[4];

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

		for(int i=0; i<4; i++) {
			gear[i] = Integer.parseInt(br.readLine(),2);
		}

		int n = Integer.parseInt(br.readLine());
		for(int i=0; i<n; i++) {
			StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
			int idx = Integer.parseInt(st.nextToken())-1;
			int dir = Integer.parseInt(st.nextToken());
			rotate(idx, dir);
		}

		System.out.println(getScore());
	}

	private static int getScore() {
		int score = 0;

		score += (gear[0] & (1<<7)) == 0 ? 0 : 1;
		score += (gear[1] & (1<<7)) == 0 ? 0 : 2;
		score += (gear[2] & (1<<7)) == 0 ? 0 : 4;
		score += (gear[3] & (1<<7)) == 0 ? 0 : 8;

		return score;
	}

	private static void rotate(int idx, int dir) {
		int[] direction = new int[4]; //-1:반시계, 0:회전X, 1:시계
		direction[idx] = dir;

		for(int i=idx; i>0; i--) {
			if(isSame(i-1, i)) break;
			direction[i-1] = -direction[i];
		}

		for(int i=idx; i<3; i++) {
			if(isSame(i, i+1)) break;
			direction[i+1] = -direction[i];
		}

		turnGearAltogether(direction);
	}

	private static void turnGearAltogether(int[] direction) {
		for(int i=0; i<4; i++) {
			if(direction[i] == 1) {
				turnInClockwise(i);
			}
			if(direction[i] == -1) {
				turnInCounterClockwise(i);
			}
		}
	}

	private static void turnInClockwise(int idx) {
		if((gear[idx] & 1) > 0) { //최하위 비트가 1이면
			gear[idx] >>>= 1;     //오른쪽으로 한 칸 밀고
			gear[idx] |= (1<<7);  //최상위 비트를 1로 채워준다.
		}
		else gear[idx] >>>= 1;
	}

	private static void turnInCounterClockwise(int idx) {
		if((gear[idx] & (1<<7)) > 0) { //최상위 비트가 1이면
			gear[idx] <<= 1;           //왼쪽으로 한 칸 밀고
			gear[idx] |= 1;            //최하위 비트를 1로 채워준다.
		}
		else gear[idx] <<= 1;
	}

	private static boolean isSame(int i, int j) {
		int pole1 = (gear[i] & (1 << 5)) > 0 ? 1 : 0;
		int pole2 = (gear[j] & (1 << 1)) > 0 ? 1 : 0;

		return pole1 == pole2;
	}
}

 

 

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14891번: 톱니바퀴