방과후
ALGORITHM NOTE약 2분

BOJ 1865 - 웜홀

이렇게 이동하면 시간선 꼬여!

#algorithm#boj#gold#bellman-ford#graph-theory#shortest-path
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문제 링크

문제

때는 2020년, 백준이는 월드나라의 한 국민이다. 월드나라에는 N개의 지점이 있고 N개의 지점 사이에는 M개의 도로와 W개의 웜홀이 있다. (단 도로는 방향이 없으며 웜홀은 방향이 있다.) 웜홀은 시작 위치에서 도착 위치로 가는 하나의 경로인데, 특이하게도 도착을 하게 되면 시작을 하였을 때보다 시간이 뒤로 가게 된다. 웜홀 내에서는 시계가 거꾸로 간다고 생각하여도 좋다.

시간 여행을 매우 좋아하는 백준이는 한 가지 궁금증에 빠졌다. 한 지점에서 출발을 하여서 시간여행을 하기 시작하여 다시 출발을 하였던 위치로 돌아왔을 때, 출발을 하였을 때보다 시간이 되돌아가 있는 경우가 있는지 없는지 궁금해졌다. 여러분은 백준이를 도와 이런 일이 가능한지 불가능한지 구하는 프로그램을 작성하여라.

입력

첫 번째 줄에는 테스트케이스의 개수 TC(1 ≤ TC ≤ 5)가 주어진다. 그리고 두 번째 줄부터 TC개의 테스트케이스가 차례로 주어지는데 각 테스트케이스의 첫 번째 줄에는 지점의 수 N(1 ≤ N ≤ 500), 도로의 개수 M(1 ≤ M ≤ 2500), 웜홀의 개수 W(1 ≤ W ≤ 200)이 주어진다. 그리고 두 번째 줄부터 M+1번째 줄에 도로의 정보가 주어지는데 각 도로의 정보는 S, E, T 세 정수로 주어진다. S와 E는 연결된 지점의 번호, T는 이 도로를 통해 이동하는데 걸리는 시간을 의미한다. 그리고 M+2번째 줄부터 M+W+1번째 줄까지 웜홀의 정보가 S, E, T 세 정수로 주어지는데 S는 시작 지점, E는 도착 지점, T는 줄어드는 시간을 의미한다. T는 10,000보다 작거나 같은 자연수 또는 0이다.

두 지점을 연결하는 도로가 한 개보다 많을 수도 있다. 지점의 번호는 1부터 N까지 자연수로 중복 없이 매겨져 있다.

출력

TC개의 줄에 걸쳐서 만약에 시간이 줄어들면서 출발 위치로 돌아오는 것이 가능하면 YES, 불가능하면 NO를 출력한다.

풀이

웜홀은 시간이 음수인 간선과 같으므로, 결국 그래프 안에 음수 사이클이 존재하는지만 확인하면 된다. 현재 구현은 벨만-포드처럼 간선을 반복해서 완화하고, N번째 반복에서도 값이 줄어드는지 확인해 음수 사이클 여부를 판정한다.

중요한 점은 특정 시작점에서만 보지 않고 그래프 전체에서 음수 사이클을 찾아야 한다는 것이다. 그래서 거리 배열을 0으로 두거나 슈퍼 소스를 둔 것처럼 모든 컴포넌트를 동시에 검사하는 방식이 잘 맞는다.

코드

cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
 
const int MAXN = 501;
const int INF = 1e9;
int dist[MAXN];
 
struct edge {
    int from;
    int to;
    int cost;
};
 
vector<edge> vc;
 
void bellmanFord(int n) {
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < vc.size(); j++) {
            int from = vc[j].from;
            int to = vc[j].to;
            int cost = vc[j].cost;
 
            if (dist[from] + cost < dist[to])
                dist[to] = dist[from] + cost;
        }
    }
 
    for (int j = 0; j < vc.size(); j++) {
        int from = vc[j].from;
        int to = vc[j].to;
        int cost = vc[j].cost;
 
        if (dist[from] + cost < dist[to]) {
            cout << "YES" << '\n';
            return;
        }
    }
    cout << "NO" << '\n';
}
 
void init(int n) {
    vc.clear();
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        dist[i] = INF;
}
 
void solve() {
    int tc;
    cin >> tc;
 
    while (tc--) {
        int n, m, w, s, e, t;
        cin >> n >> m >> w;
 
        init(n);
 
        for (int i = 0; i < m; i++) {
            cin >> s >> e >> t;
            vc.push_back({s, e, t});
            vc.push_back({e, s, t});
        }
 
        for (int j = 0; j < w; j++) {
            cin >> s >> e >> t;
            vc.push_back({s, e, -t});
        }
 
        bellmanFord(n);
    }
}
 
int main() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(NULL);
    cout.tie(NULL);
 
    solve();
 
    return 0;
}

복잡도

  • 시간 복잡도: 벨만-포드 완화가 정점 수만큼 반복되므로 O(N(M+W))O(N(M + W))이다.
  • 공간 복잡도: 도로와 웜홀 간선 목록을 저장하므로 O(M+W)O(M + W)이다.

마무리

웜홀은 시간이 음수인 간선과 같으므로, 결국 그래프 안에 음수 사이클이 존재하는지만 확인하면 된다.