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【AtCoder】典型的な BFS 問題を解く【A - Darker and Darker】

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このサイト(AtCoder 版!蟻本 (初級編))を参考に、AtCoderの問題を解いてアルゴリズムの基礎固めしています。今回解くのは、AtCoderのA - Darker and Darker。全探索の一種である幅優先探索(BFS)の教育的かつ典型的な問題です(だそうです)。
(参考:けんちょんさんのブログ

問題

縦H行、横W列の白黒に塗られたマス目が与えられます。
一回の操作で、全ての黒のマスの上下左右を黒く塗るとき、何回の操作で全体を黒く塗りつぶせますか?という問題です。
1 ≦ H ,W ≦ 1000

解法

今回の問題の場合、
・「全白マスにおける、黒マスからの最短距離」の最大値を求める問題
と言えます。
つまり、最短経路問題とみなせて、BFSで解くことができます。
DFSでなくBFSで解くんだというイメージがわきやすい、良い問題ですね。

スタートの位置が複数ありますが、構わずキューに追加してしまい、BFSを用いることで「同時進行」させるのがポイントです。
※このような問題を、「多点スタートな最短路問題」と言うらしいです。
また、「開始時点の黒マス」からの距離を記録するリストを用意しておくのもポイントです。
(全スタート地点を0に初期化する)

【メモ】
ちなみにキューに追加するのをリストからタプルに変えたら、実行時間が短くなり、メモリ消費も減りました。

from collections import deque

H, W = map(int, input().split())
grid = [input() for i in range(H)]

# 初期の黒('#')の位置からの距離
dist = [[-1]*W for _ in range(H)]

# '#'の位置をキューに追加(=今回はこれが複数あるので、複数スタートとなる)
black_cells = deque()
for h in range(H):
    for w in range(W):
        if grid[h][w] == '#':
            black_cells.append((h, w))
            dist[h][w] = 0

def bfs(black_cells, dist):
    """
    BFSを用いて、全マス目を黒くする回数を求める
    
    Args:
        black_cells: 「開始時の黒マス」の座標が入ったキュー(複数座標あり)
        dist: 「開始時の黒マス」からの距離の入ったリスト  [[-1, -1, 0], ...]
           (白マスの初期値は0)
        
    Returns:
        g: 操作を繰り返した数
    """
    d = 0
    while black_cells:
        # キューとして使うのでpop()ではなくpopleft()
        h, w = black_cells.popleft()
        d = dist[h][w]
        for dy, dx in ((1, 0), (0, 1), (-1, 0), (0, -1)):
            new_h = h + dy
            new_w = w + dx
            if new_h < 0 or H <= new_h or new_w < 0 or W <= new_w:
                continue
            if dist[new_h][new_w] == -1:  # セルが白('.')であるのと同義
                dist[new_h][new_w] = d+1
                black_cells.append((new_h, new_w))
    return d

d = bfs(black_cells, dist)
print(d)
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