{ }codelper
幅優先探索P0119

壁を K 個まで壊す近道

R 行 C 列の地図が与えられる。
'.' は空きマス、'#' は壁である。
左上のマスから出発して右下のマスまで行きたい。
この二つのマスは必ず空きマスである。
一回動くと、上下左右に接する一マスへ移る(地図の外には出られない)。
壁のマスには、その壁を壊して入ることができるが、道のり全体で壊せる壁は合計 K 個までである。
一度壊した壁のマスは空きマスになり、もう一度通っても壊したことにはならない。
壁を壊して入ることも一回の移動と数える。
右下のマスまで行く最小の移動回数を出力せよ。
行けなければ -1 を出力し、地図が一マスだけなら 0 を出力する。

入力
一行目に R、C、K が与えられ、続く R 行に '.' と '#' だけからなる長さ C の文字列が与えられる。
1 ≤ R, C ≤ 30、0 ≤ K ≤ 10。
左上と右下のマスは '.' である。
出力
最小の移動回数、または -1
例 1 · stdin
4 5 1
...#.
##.#.
...#.
.###.
stdout
7
例 2 · stdin
4 5 0
...#.
##.#.
...#.
.###.
stdout
-1
main.py
入力(stdin)

実行すると、これらの行が順に input()・標準入力に渡されます(実行中に入力を求めません)。

$ 準備完了

コードを入力して解くにはパソコンで開いてください。モバイルでは問題と解答を見られます。

ほかの言語では?言語別の解答を見る · 8 言語の解答

最小の移動回数は幅優先探索(BFS):キューで近いところから広がれば、ゴールに最初に着いたときが答えです。
キューの代わりにスタックで回す(深さ優先)と、最初に見つけた道が遠回りかもしれません。
この問題の要は状態です:同じマスでも、壁を 2 個壊して来たのと 0 個で来たのとでは、この先行ける場所が違います。
そこで「行った」印をマスではなく(マス、壊した壁の数)ごとにつけます — マスだけに印をつけると、壁を壊して先に来た道がそのマスを取ってしまい、壊した数が少なく少し遅れて来た道がふさがれます(いちばん多い罠)。
状態は最大 30 × 30 × 11 = 9,900 個なので、状態ごとに一回だけ入れれば速いです。
壁に入るときは「入った後の壊した数 ≤ K」を見ます;「入る前の数 ≤ K」で見ると K + 1 個壊してしまいます。
状態の持ち方も言語ごとに違います:Python は三次元リスト [[[-1] * (k + 1) for _ in range(c)] for _ in range(r)] と deque のタプル、Java int[r][c][k + 1](作ると 0 なので Arrays.fill で -1 を埋めます)と ArrayDeque<int[]>、C# new int[r, c, k + 1](矩形の三次元配列)と名前付きタプル Queue<(int y, int x, int used)>、C++ は三重の std::vector と std::queue<std::tuple<int, int, int>>(構造化束縛 auto [y, x, used] で取り出します)。
C・JavaScript・TypeScript・Craykon は状態を一つの数 (y * c + x) * (k + 1) + used に広げて一次元配列一つに入れ、キューはリストの末尾に足すだけにして先頭位置(head)を動かしながら取り出します(C・Craykon はキューにもその数を、JavaScript・TypeScript は [y, x, used] を入れます)。
Craykon のリストは 10,000 個までなので、状態の数が最大 9,900 になるように範囲を決めました。
Craykon で状態を分け直すときは / が小数まで割るので 数学.商(s, k + 1) と % を使います。

Pythonmain.py · 25 行
from collections import deque r, c, k = map(int, input().split())grid = [input().strip() for _ in range(r)] # 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수). 같은 칸이라도 부순 수가 다르면 다른 상태다# dist[y][x][used] = 그 상태까지 가장 적은 이동 횟수(-1은 아직 못 감)dist = [[[-1] * (k + 1) for _ in range(c)] for _ in range(r)]dist[0][0][0] = 0queue = deque([(0, 0, 0)])answer = -1while queue:    y, x, used = queue.popleft()    if (y, x) == (r - 1, c - 1):        answer = dist[y][x][used]  # 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다        break    for dy, dx in ((1, 0), (-1, 0), (0, 1), (0, -1)):        ny, nx = y + dy, x + dx        if not (0 <= ny < r and 0 <= nx < c):            continue        nused = used + (1 if grid[ny][nx] == "#" else 0)        if nused <= k and dist[ny][nx][nused] == -1:            dist[ny][nx][nused] = dist[y][x][used] + 1            queue.append((ny, nx, nused))print(answer)
JavaScriptmain.js · 28 行
const lines = require("fs").readFileSync(0, "utf8").split("\n");const [r, c, k] = lines[0].trim().split(/\s+/).map(Number);const grid = lines.slice(1, 1 + r).map((s) => s.trim());const STEPS = [[1, 0], [-1, 0], [0, 1], [0, -1]]; // 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수)를 수 하나로: (y * c + x) * (k + 1) + usedconst id = (y, x, used) => (y * c + x) * (k + 1) + used;const dist = new Array(r * c * (k + 1)).fill(-1);dist[id(0, 0, 0)] = 0;const queue = [[0, 0, 0]];let answer = -1;for (let head = 0; head < queue.length; head++) {  const [y, x, used] = queue[head];  if (y === r - 1 && x === c - 1) {    answer = dist[id(y, x, used)]; // 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다    break;  }  for (const [dy, dx] of STEPS) {    const ny = y + dy, nx = x + dx;    if (ny < 0 || ny >= r || nx < 0 || nx >= c) continue;    const nused = used + (grid[ny][nx] === "#" ? 1 : 0);    if (nused <= k && dist[id(ny, nx, nused)] === -1) {      dist[id(ny, nx, nused)] = dist[id(y, x, used)] + 1;      queue.push([ny, nx, nused]);    }  }}console.log(answer);
TypeScriptmain.ts · 30 行
import { readFileSync } from "node:fs"; const lines: string[] = readFileSync(0, "utf8").split("\n");const [r, c, k]: number[] = lines[0].trim().split(/\s+/).map(Number);const grid: string[] = lines.slice(1, 1 + r).map((s) => s.trim());const STEPS: [number, number][] = [[1, 0], [-1, 0], [0, 1], [0, -1]]; // 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수)를 수 하나로: (y * c + x) * (k + 1) + usedconst id = (y: number, x: number, used: number): number => (y * c + x) * (k + 1) + used;const dist: number[] = new Array<number>(r * c * (k + 1)).fill(-1);dist[id(0, 0, 0)] = 0;const queue: [number, number, number][] = [[0, 0, 0]];let answer = -1;for (let head = 0; head < queue.length; head++) {  const [y, x, used] = queue[head];  if (y === r - 1 && x === c - 1) {    answer = dist[id(y, x, used)]; // 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다    break;  }  for (const [dy, dx] of STEPS) {    const ny = y + dy, nx = x + dx;    if (ny < 0 || ny >= r || nx < 0 || nx >= c) continue;    const nused = used + (grid[ny][nx] === "#" ? 1 : 0);    if (nused <= k && dist[id(ny, nx, nused)] === -1) {      dist[id(ny, nx, nused)] = dist[id(y, x, used)] + 1;      queue.push([ny, nx, nused]);    }  }}console.log(answer);
JavaMain.java · 45 行
import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.util.ArrayDeque;import java.util.StringTokenizer; public class Main {    public static void main(String[] args) throws IOException {        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));        StringTokenizer st = new StringTokenizer(in.readLine());        int r = Integer.parseInt(st.nextToken());        int c = Integer.parseInt(st.nextToken());        int k = Integer.parseInt(st.nextToken());        String[] grid = new String[r];        for (int y = 0; y < r; y++) grid[y] = in.readLine().trim();        int[] dy = {1, -1, 0, 0}, dx = {0, 0, 1, -1};         // 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수). 같은 칸이라도 부순 수가 다르면 다른 상태다        int[][][] dist = new int[r][c][k + 1];        for (int[][] plane : dist)            for (int[] cell : plane) java.util.Arrays.fill(cell, -1);        dist[0][0][0] = 0;        ArrayDeque<int[]> queue = new ArrayDeque<>();        queue.addLast(new int[] {0, 0, 0});        int answer = -1;        while (!queue.isEmpty()) {            int[] cur = queue.pollFirst();            int y = cur[0], x = cur[1], used = cur[2];            if (y == r - 1 && x == c - 1) {                answer = dist[y][x][used]; // 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다                break;            }            for (int d = 0; d < 4; d++) {                int ny = y + dy[d], nx = x + dx[d];                if (ny < 0 || ny >= r || nx < 0 || nx >= c) continue;                int nused = used + (grid[ny].charAt(nx) == '#' ? 1 : 0);                if (nused <= k && dist[ny][nx][nused] == -1) {                    dist[ny][nx][nused] = dist[y][x][used] + 1;                    queue.addLast(new int[] {ny, nx, nused});                }            }        }        System.out.println(answer);    }}
C#Main.cs · 47 行
using System;using System.Collections.Generic; class Program{    static void Main()    {        string[] first = Console.ReadLine().Split(' ', StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);        int r = int.Parse(first[0]);        int c = int.Parse(first[1]);        int k = int.Parse(first[2]);        var grid = new string[r];        for (int y = 0; y < r; y++) grid[y] = Console.ReadLine().Trim();        int[] dy = { 1, -1, 0, 0 }, dx = { 0, 0, 1, -1 };         // 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수). 같은 칸이라도 부순 수가 다르면 다른 상태다        var dist = new int[r, c, k + 1];        for (int y = 0; y < r; y++)            for (int x = 0; x < c; x++)                for (int u = 0; u <= k; u++) dist[y, x, u] = -1;        dist[0, 0, 0] = 0;        var queue = new Queue<(int y, int x, int used)>();        queue.Enqueue((0, 0, 0));        int answer = -1;        while (queue.Count > 0)        {            var (cy, cx, used) = queue.Dequeue();            if (cy == r - 1 && cx == c - 1)            {                answer = dist[cy, cx, used]; // 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다                break;            }            for (int d = 0; d < 4; d++)            {                int ny = cy + dy[d], nx = cx + dx[d];                if (ny < 0 || ny >= r || nx < 0 || nx >= c) continue;                int nused = used + (grid[ny][nx] == '#' ? 1 : 0);                if (nused <= k && dist[ny, nx, nused] == -1)                {                    dist[ny, nx, nused] = dist[cy, cx, used] + 1;                    queue.Enqueue((ny, nx, nused));                }            }        }        Console.WriteLine(answer);    }}
C++main.cpp · 38 行
#include <iostream>#include <queue>#include <string>#include <tuple>#include <vector> int main() {    int r, c, k;    std::cin >> r >> c >> k;    std::vector<std::string> grid(r);    for (auto& row : grid) std::cin >> row;    const int DY[4] = {1, -1, 0, 0}, DX[4] = {0, 0, 1, -1};     // 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수). 같은 칸이라도 부순 수가 다르면 다른 상태다    std::vector<std::vector<std::vector<int>>> dist(r, std::vector<std::vector<int>>(c, std::vector<int>(k + 1, -1)));    std::queue<std::tuple<int, int, int>> q;    dist[0][0][0] = 0;    q.push({0, 0, 0});    int answer = -1;    while (!q.empty()) {        auto [y, x, used] = q.front();        q.pop();        if (y == r - 1 && x == c - 1) {            answer = dist[y][x][used]; // 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다            break;        }        for (int d = 0; d < 4; d++) {            int ny = y + DY[d], nx = x + DX[d];            if (ny < 0 || ny >= r || nx < 0 || nx >= c) continue;            int nused = used + (grid[ny][nx] == '#' ? 1 : 0);            if (nused <= k && dist[ny][nx][nused] == -1) {                dist[ny][nx][nused] = dist[y][x][used] + 1;                q.push({ny, nx, nused});            }        }    }    std::cout << answer << "\n";}
Cmain.c · 42 行
#include <stdio.h> #define MAXS (30 * 30 * 11) static char grid[30][32];static int dist[MAXS];static int queue[MAXS]; /* 상태마다 한 번만 넣으니 상태 수만큼이면 된다 */ int main(void) {    int r, c, k;    scanf("%d %d %d", &r, &c, &k);    for (int y = 0; y < r; y++) scanf("%31s", grid[y]);    const int DY[4] = {1, -1, 0, 0}, DX[4] = {0, 0, 1, -1};     /* 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수)를 수 하나로: (y * c + x) * (k + 1) + used */    int states = r * c * (k + 1);    for (int s = 0; s < states; s++) dist[s] = -1;    int head = 0, tail = 0, answer = -1;    dist[0] = 0;    queue[tail++] = 0;    while (head < tail) {        int s = queue[head++];        int used = s % (k + 1), cell = s / (k + 1);        int y = cell / c, x = cell % c;        if (y == r - 1 && x == c - 1) {            answer = dist[s]; /* 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다 */            break;        }        for (int d = 0; d < 4; d++) {            int ny = y + DY[d], nx = x + DX[d];            if (ny < 0 || ny >= r || nx < 0 || nx >= c) continue;            int nused = used + (grid[ny][nx] == '#');            int ns = (ny * c + nx) * (k + 1) + nused;            if (nused <= k && dist[ns] == -1) {                dist[ns] = dist[s] + 1;                queue[tail++] = ns;            }        }    }    printf("%d\n", answer);    return 0;}
Craykonmain.cray · 55 行
첫줄 = コンソール.数読み();r = 첫줄[0];c = 첫줄[1];k = 첫줄[2];grid = [];繰り返す (i = 0; i < r; i++){    grid.追加(コンソール.行読み().空白除去());}DY = [1, -1, 0, 0];DX = [0, 0, 1, -1]; // 상태 = (칸, 지금까지 부순 벽 수)를 수 하나로: (y * c + x) * (k + 1) + used// 상태는 많아야 30 × 30 × 11 = 9,900개라 목록 하나(10,000칸까지)에 들어간다dist = 新リスト(r * c * (k + 1), -1);dist[0] = 0;queue = [0];head = 0;answer = -1;間 (head < queue.個数 && answer == -1){    s = queue[head];    head += 1;    used = s % (k + 1);    cell = 数学.商(s, k + 1);    y = 数学.商(cell, c);    x = cell % c;    もし (y == r - 1 && x == c - 1)    {        answer = dist[s]; // 너비 우선 탐색(BFS)이라 처음 닿을 때가 가장 짧다    }    でなければ    {        繰り返す (d = 0; d < 4; d++)        {            ny = y + DY[d];            nx = x + DX[d];            もし (ny >= 0 && ny < r && nx >= 0 && nx < c)            {                nused = used;                もし (grid[ny][nx] == "#")                {                    nused += 1;                }                ns = (ny * c + nx) * (k + 1) + nused;                もし (nused <= k && dist[ns] == -1)                {                    dist[ns] = dist[s] + 1;                    queue.追加(ns);                }            }        }    }}コンソール.書く(answer);