[백준, BOJ 17471] 게리맨더링(java)

https://www.acmicpc.net/problem/17471

17471번: 게리맨더링

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문제

백준시의 시장 최백준은 지난 몇 년간 게리맨더링을 통해서 자신의 당에게 유리하게 선거구를 획정했다. 견제할 권력이 없어진 최백준은 권력을 매우 부당하게 행사했고, 심지어는 시의 이름도 백준시로 변경했다. 이번 선거에서는 최대한 공평하게 선거구를 획정하려고 한다.

백준시는 N개의 구역으로 나누어져 있고, 구역은 1번부터 N번까지 번호가 매겨져 있다. 구역을 두 개의 선거구로 나눠야 하고, 각 구역은 두 선거구 중 하나에 포함되어야 한다. 선거구는 구역을 적어도 하나 포함해야 하고, 한 선거구에 포함되어 있는 구역은 모두 연결되어 있어야 한다. 구역 A에서 인접한 구역을 통해서 구역 B로 갈 수 있을 때, 두 구역은 연결되어 있다고 한다. 중간에 통하는 인접한 구역은 0개 이상이어야 하고, 모두 같은 선거구에 포함된 구역이어야 한다.

아래 그림은 6개의 구역이 있는 것이고, 인접한 구역은 선으로 연결되어 있다.

아래는 백준시를 두 선거구로 나눈 4가지 방법이며, 가능한 방법과 불가능한 방법에 대한 예시이다.

공평하게 선거구를 나누기 위해 두 선거구에 포함된 인구의 차이를 최소로 하려고 한다. 백준시의 정보가 주어졌을 때, 인구 차이의 최솟값을 구해보자.

입력

첫째 줄에 구역의 개수 N이 주어진다. 둘째 줄에 구역의 인구가 1번 구역부터 N번 구역까지 순서대로 주어진다. 인구는 공백으로 구분되어져 있다.

셋째 줄부터 N개의 줄에 각 구역과 인접한 구역의 정보가 주어진다. 각 정보의 첫 번째 정수는 그 구역과 인접한 구역의 수이고, 이후 인접한 구역의 번호가 주어진다. 모든 값은 정수로 구분되어져 있다.

구역 A가 구역 B와 인접하면 구역 B도 구역 A와 인접하다. 인접한 구역이 없을 수도 있다.

출력

첫째 줄에 백준시를 두 선거구로 나누었을 때, 두 선거구의 인구 차이의 최솟값을 출력한다. 두 선거구로 나눌 수 없는 경우에는 -1을 출력한다.

제한

• 2 ≤ N ≤ 10
• 1 ≤ 구역의 인구 수 ≤ 100

728x90

 

예제 입력 1

6
5 2 3 4 1 2
2 2 4
4 1 3 6 5
2 4 2
2 1 3
1 2
1 2

예제 출력 1

1

선거구를 [1, 4], [2, 3, 5, 6]으로 나누면 각 선거구의 인구는 9, 8이 된다. 인구 차이는 1이고, 이 값보다 더 작은 값으로 선거구를 나눌 수는 없다.

 

예제 입력 2

6
1 1 1 1 1 1
2 2 4
4 1 3 6 5
2 4 2
2 1 3
1 2
1 2

예제 출력 2

0

선거구를 [1, 3, 4], [2, 5, 6]으로 나누면 인구 차이가 0이다.

 

예제 입력 3

6
10 20 10 20 30 40
0
0
0
0
0
0

예제 출력 3

-1

두 선거구로 나눌 수 있는 방법이 없다.

 

예제 입력 4

6
2 3 4 5 6 7
2 2 3
2 1 3
2 1 2
2 5 6
2 4 6
2 4 5

예제 출력 4

9

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import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.StringTokenizer;

public class Main {
	
	static int N;
	static int[] arr;
	static ArrayList<ArrayList<Integer>> list;
	static boolean[] group;
	static int visited;
	static int result = Integer.MAX_VALUE;
	
	private static void city(int idx) { // 각 도시별 선거구 나누기
		if(idx == N + 1) { // 마지막 도시까지 선거구를 나눠줬다면
			if(isPossible()) { // 두 개로 나눈 선거구가 가능한 경우라면
				getNumOfPeople(); // 선거구에 포함된 인구의 차이를 구함
			}
			return;
		}
		
		group[idx] = true; // idx 도시를 true 선거구에 포함시키는 경우
		city(idx + 1);
		
		group[idx] = false; // idx 도시를 fasle 선거구에 포함시키는 경우
		city(idx + 1);
	}
	
	private static boolean isPossible() {
		// 각 선거구가 하나의 구역이라도 포함하고 있는지 검사
		int t = 0, f = 0;
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			if(group[i]) t++; // true인 선거구라면 t를
			else f++; // false인 선거구라면 f를 1 씩 증가시켜주어 각 선거구의 도시 개수를 샌다
		}
		if(t < 1 || f < 1) return false; // 두 선거구 모두 하나의 도시라도 포함하지 못했다면 불가능한 방법
		
		// 각 선거구의 구역이 모두 연결되어 있는지 검사
		int fristTrue = -1, fristFalse = -1; // 첫 번째로 나온 true 선거구 지역의 인덱스
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			if(fristTrue == -1 && group[i]) fristTrue = i;
			if(fristFalse == -1 && !group[i]) fristFalse = i;
			if(fristTrue != -1 && fristFalse != -1) break;
		}
		
		visited = 1 << N;
		dfs(fristTrue, true); // dfs로 true 선거구의 지역이 모두 이어져 있는지 검사
		dfs(fristFalse, false);
		
		if((visited & ((1 << N + 1) - 1)) == (1 << N + 1) - 1) return true;
		else return false;
	}
	
	private static void dfs(int start, boolean info) {
		visited = visited | (1 << start - 1);
		
		ArrayList<Integer> startList = list.get(start);
		for (int i = 0; i < startList.size(); i++) {
			if((visited & (1 << (startList.get(i) - 1))) == 0 && group[startList.get(i)] == info)
				dfs(startList.get(i), info);
		}
	}
	
	private static void getNumOfPeople() { // 선거구 인구 차이 구하는 메소드
		int trueCount = 0, falseCount = 0;
		
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			if(group[i]) trueCount += arr[i];
			else falseCount += arr[i];
		}
		
		result = Math.min(result, Math.abs(trueCount - falseCount));
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		StringTokenizer st;
		
		N = Integer.parseInt(br.readLine()); // 구역의 개수
		
		arr = new int[N + 1]; // 구역의 인구
		st = new StringTokenizer(br.readLine());
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			arr[i] = Integer.parseInt(st.nextToken());
		}
		
		list = new ArrayList<>(); // 인접한 구역의 정보
		list.add(new ArrayList<>());
		for (int i = 1; i <= N; i++) {
			list.add(new ArrayList<>());
			st = new StringTokenizer(br.readLine());
			int n = Integer.parseInt(st.nextToken());

			for (int j = 0; j < n; j++) {
				list.get(i).add(Integer.parseInt(st.nextToken()));
			}
		}
		
		group = new boolean[N + 1]; // 각 도시를 true, false로 선거구를 나눈다.
		
		city(1);
		
		if(result == Integer.MAX_VALUE) System.out.println(-1);
		else System.out.println(result);
	}

}