Algorithm ) Implementation

🌀 코딩테스트에서 구현이란 ? 머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정 

- 구현 유형의 문제는 풀이를 떠올리는 것은 쉽지만 소스코드로 옮기기 어려운 문제를 의미한다 !

ex) 알고리즘은 간단한데 코드가 지나칠 만큼 길어지는 문제, 특정 소수점 자리까지 출력해야하는 문제, 문자열이 입력으로 주어졌을 때 한 문자 단위로 끊어서 리스트에 넣어야하는 문제 등 

 

👋🏻 완전 탐색 , 시뮬레이션 유형을 모두 구현 유형으로 묶어서 설명할 예정 ! 

1. 완전 탐색 : 모든 경우의 수를 주저없이 다 계산하는 해결 방법

2. 시뮬레이션 : 문제에서 제시한 알고리즘을 한단계씩 차례대로 직접 수행하는 문제

 

👀 구현 시 고려해야 할 메모리 제약 사항

📌 파이썬에서 리스트 크기 

파이썬에서 여러 개의 변수를 사용할 때는 리스트를 이용하는데, 리스트를 이용할 때 고려해야하는 사항이 있다 !

바로 코딩테스트의 메모리 제한 ! 

 

대체로 코딩 테스트에서는 128~ 512MB로 메모리를 제한하는데 알고리즘 문제 중

때로는 수백만 개 이상의 데이터를 처리해야하는 문제가 출제되곤 한다. 이럴 때는 메모리 제한을 염두에 두기 !

🍬 파이썬에서는 정수 데이터를 사용할 때 int 와 같은 별도의 자료형을 명시해줄 필요가 없지만, 시스템 내부적으로는 아래 표와 유사한 크기만큼 메모리를 차지한다 !

 

데이터의 개수(리스트의 길이)	메모리 사용량
1,000	약 4KB
1,000,000	약 4MB
10,000,000	약 40MB

파이썬은 다른 언어에 비해서 구현상의 복잡함이 적은 편이지만 데이터 처리량이 많을 때는 꼭 메모리 제한을 고려하기 !! 

리스트를 여러 개 선언하고, 그중에서 크기가 1,000만 이상인 리스트가 있다면 메모리 용량 제한으로 문제를 풀 수 없게 되는 경우도 있다는 점 기억하기 ! 

 

👀  채점환경

- 보통의 코딩테스트 환경에서 채점 시스템의 시간 제한 및 메모리 제한 

시간 제한 : 1초

메모리 제한 : 128MB

 

일반적인 기업 코딩 테스트 환경에서는 파이썬으로 제출한 코드가 1초에 2,000만 번의 연산을 수행한다고 생각하면 크게 무리가 없다 !

 

🥑  예제 4-1 ) 상하좌우

여행가 A는 N x N 크기의 정사각형 공간 위에 서 있다. 이 공간은 1 x 1 크기의 정사각형으로 나누어져있다. 

가장 왼쪽 위 좌표는 (1 , 1) 이며, 가장 오른쪽 아래 좌표는 (N, N)에 해당한다. 여행가 a는 상, 하 , 좌, 우 방향으로 이동할 수 있으며, 시작좌표는 항상 (1 , 1)이다. 

여행자 a가 이동할 계획이 적힌 계획서가 놓여있다. 계획서에는 하나의 줄에 띄어쓰기를 기준으로 하여  L,R,U,D 중 하나의 문자가 반복적으로 적혀있다. 각 문자의 의미는 다음과 같다 

L: 왼쪽으로 한칸 이동

R: 오른쪽으로 한칸 이동

U: 위로 한칸 이동

D: 아래로 한칸 이동 

이때, 정사각형의 공간을 벗어나는 움직임은 무시된다. 계획서가 주어졌을 때 최종적으로 도착할 지점의 좌표를 출력하는 프로그램 작성

 

🥑  풀이방법

시간복잡도 O(N) : 연산횟수 = 이동횟수

시뮬레이션 유형 : 일련의 명령에 따라 개체를 차례대로 이동시킴 

n = int(input())
x,y = 1, 1
plans = input().split()

# L, R, U, D 에 따른 이동 방향
dx = [0,0,-1,1]
dy = [-1,1,0,0]
move_types = ['L','R','U','D']

# 이동 계획을 하나씩 확인
for plan in plans:
    # 이동 후 좌표 구하기
    for i in range(len(move_types)):
        if plan == move_types[i]:
            nx = x + dx[i]
            ny = y + dy[i]
    # 공간을 벗어나는 경우 무시
    if nx < 1 or ny < 1 or nx > n or ny > n :
        continue
    # 이동 수행
    x, y = nx, ny

print(x,y)

 

🥑  예제 4-2) 시각

- 정수 N이 입력되면 00시 00분 00초부터 N시 59분 59초 까지의 모든 시각 중에서 3이 하나라도 포함되는 모든 경우의 수를 구하는 프로그램 작성하시오. 예를 들어 1을 입력했을 때 다음은 3이 하나라도 포함되어 있으므로 세어야하는 시각이다 

- 00시 00분 03초

- 00시 13분 30초 

 

🥑  풀이방법

모든 시각의 경우를 하나씩 모두 세서 쉽게 풀 수 있는 문제 

=> 하루는 86,400 초로, 00시 00분 00초부터 23시 59분 59초 까지 모든 경우의 수를 셀 수 있음 , 1초씩 늘리면서 매 시각을 문자열로 바꾼다음 3이 포함되어 있는지 확인하기 ! 예를 들어 03시 20분 35초 일때를 확인한다면, '032035'로 만들어서 3이 포함되어 있는지 ! 

(이런 유형은 완전탐색 유형으로 분류되기도 함 , 완전 탐색 알고리즘은 가능한 경우의 수를 모두 검사해보는 탐색 방법)

n = int(input())

count = 0
for i in range(n + 1):
    for j in range(60):
        for k in range(60):
            if '3' in str(i)+ str(j) + str(k):
                count += 1

print(count)

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✔️ 실전문제 

1번 - 왕실의 나이트 

행복 왕국의 왕실 정원은 체스판과 같은 8 * 8 좌표 평면이다. 왕실 정원의 특정한 한 칸에 나이트가 서 있다. 나이트는 매우 충성스러운 신하로서 매일 무술은 연마한다. 

나이트는 말을 타고 있기 때문에 이동을 할 때에는 L자 형태로만 이동할 수 있으며 정원 밖으로 나갈 수 없다.

나이트는 특정한 위치에서 다음과 같은 2가지 경우로 이동할 수 있다.

1. 수평으로 두 칸 이동한 뒤에 수직으로 한 칸 이동하기 

2. 수직으로 두 칸 이동한 뒤에 수평으로 한 칸 이동하기 

 

8*8 좌표 평면 상에서 나이트의 위치가 주어졌을 때 나이트가 이동할 수 있는 경우의 수를 출력하는 프로그램 작성 

이때 , 왕실의 정원에서 행 위치를 표현할 때에는 1부터 8로 표현하며 열의 위치를 표현할 때에는 a부터 h 로 표현한다. 

 

state = input()
row = int(state[1])
column = int(ord(state[0])) - int(ord('a')) + 1

# 여기서 ord() 는 매개변수로 입력된 단일문자의 아스키코드 값을 반환한다.
# 나이트가 이동할 수 있는 8가지 방향 정의
steps = [(-2, -1), (-1, -2), (1, -2), (2, -1), (2, 1), (1, 2), (-1, 2), (-2, 1)]

# 8가지 방향에 대하여 각 위치로 이동이 가능한지 확인
result = 0
for step in steps:
    # 이동하고자 하는 위치 확인
    next_row = row + step[0]
    next_col = column + step[1]
    # 해당 위치로 이동이 가능하다면 카운트 증가
    if next_row >= 1 and next_row <= 8 and next_col >=1 and next_col <=8:
        result += 1

print(result)

앞서 상하좌우 문제에서는 dx dy 리스트를 선언하여 이동할 방향을 기록할 수 있도록 하였고, 이번 문제에서는 steps 변수가 이런 기능을 대신하여 수행하였음 ! 2가지 형태 모두 자주 사용된다 ! 

 

2번 - 게임 개발 

현민이는 게임 캐릭터가 맵 안에서 움직이는 시스템을 개발 중이다. 캐릭터가 있는 장소는 1*1 크기의 정사각형으로 이뤄진 N*M 크기의 직사각형으로, 각각의 칸은 육지 또는 바다이다. 캐릭터는 동서 남북 중 한 곳을 바라본다 

 

맵의 각 칸은 (A,B) 로 나타낼 수 있고, A는 북쪽으로부터 떨어진 칸의 개수, B는 서쪽으로 부터 떨어진 칸의 개수이다. 캐릭터는 상하좌우로 움직일 수 있고, 바다로 되어 있는 공간에는 갈수 없다. 캐릭터의 움직임을 설정하기 위한 메뉴얼은 이러하다 

1. 현재 위치에서 현재 방향을 기준으로 왼쪽 방향부터 차례대로 갈 곳을 정한다

2. 캐릭터의 바로 왼쪽 방향에 아직 가보지 않은 칸이 존재한다면, 왼쪽 방향으로 회전한 다음 왼쪽으로 한 칸 전진한다. 왼쪽 방향에 가보지 않은 칸이 없다면, 왼쪽 방향으로 회전만 수행하고 1단계로 돌아간다 

3. 만약 네 방향 다 이미 가본 칸이거나 바다로 되어 있는 칸인 경우에는, 바라보는 방향을 유지한 채로 한칸 뒤로 가고 1단계로 돌아간다. 단 , 이때 뒤쪽 방향이 바다인 칸이라 뒤로 갈수 없는 경우 움직임을 멈춘다.

 

현민이는 이 과정을 반복적으로 수행하면서 캐릭터의 움직임에 이상이 있는지 테스트 하려고 한다. 매뉴얼에 따라 캐릭터를 이동시킨 후에, 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력하는 프로그램 만들기 

 

입력 

1 맵의 세로크기 N 가로크기 M 

2 게임 캐릭터가 있는 칸의 좌표와 바라보는 방향 

( 방향 0,1,2,3 북 동 남 서 )

3 맵이 육지인지 바다인지에 대한 정보 N개의 줄에 맵의 상태가 북쪽부터 남쪽 순서대로, 각 줄의 데이터는 서쪽부터 동쪽 순서대로 !

맵의 외곽은 항상 바다 ( 0 육지, 1 바다 )

4 처음 위치는 무조건 육지 

 

🌀 전형적인 시뮬레이션 문제 ! 삼성전자 코테에서 자주 출제되는 대표적인 유형 !

별도의 알고리즘이 필요하진 않지만, 문제가 길고 문제를 바르게 이해하여 소스코드로 옮기는게 어렵당 ! 

 

여기서 문제 풀이의 중요한 테크닉 ! 

- 일반적으로 방향을 설정해서 이동하는 문제 유형에서는 dx, dy 라는 별도의 리스트를 만들어 방향을 정하는 게 효과적이다 ! . 

- 현재 캐릭터가 북쪽을 바라보고 있을 때는 북쪽으로 이동하기 위해 x와 y 좌표를 각각 dx[0], dy[0] 만큼 더한다.  => 현재 위치에서 (-1,0) 만큼 이동시키기 ! 

 

리스트 컴프리헨션 문법 -> 2차원 리스트 초기화 하기 

- 파이썬에서 2차원 리스트를 선언할 때는 컴프리헨션을 이용하는 것이 효율적이라는 점 ! 

리스트 컴프리헨션(list comprehension)

: 리스트 안에 식, for 반복문, if 조건문 등을 지정하여 리스트를 생성하는 것

• [식 for 변수 in 리스트]
• list(식 for 변수 in 리스트)

>>> a = [i for i in range(10)]        # 0부터 9까지 숫자를 생성하여 리스트 생성
>>> a
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

>>> c = [i + 5 for i in range(10)]    # 0부터 9까지 숫자를 생성하면서 값에 5를 더하여 리스트 생성
>>> c
[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]

• [식 for 변수 in 리스트 if 조건식]
• list(식 for 변수 in 리스트 if 조건식)

>>> a = [i for i in range(10) if i % 2 == 0]    # 0~9 숫자 중 2의 배수인 숫자(짝수)로 리스트 생성
>>> a
[0, 2, 4, 6, 8]

a = [i * j for j in range(2, 10)
           for i in range(1, 10)]

다음은 2단부터 9단까지 구구단을 리스트 생성합니다.

 

 

▶2차원 리스트 초기화

파이썬에서 2차원 리스트를 초기화 해주고 싶은 경우, 반드시 리스트 컴프리헨션을 이용해 주어야 한다.

예를 들어 다음과 같이 2차원 리스트를 초기화 한다면, 내부에 있는 리스트가 모두 같은 대상을 참조하기 때문에 리스트 내부의 값을 변경하는 경우 문제가 발생한다. 아래와 같이 코드를 작성해보고, 결과를 출력해보자.

arr = [[0] * 5] * 5
arr[0][0] = 5

d = [[0] * m for _ in range(n)]

-> row : n ,  col : m [0] 으로 초기화 !! 

 

왼쪽으로 회전하는 함수에선 global 키워드 사용 !

- 정수형 변수인 direction 변수가 함수 바깥에서 선언된 전역변수 이기 때문 !

 

Python 기본 문법에 있어 pass, continue break의 차이점을 알아보겠습니다.

 

1.     pass : 실행할 코드가 없는 것으로 다음 행동을 계속해서 진행합니다.

2.     continue : 바로 다음 순번의 loop를 수행합니다.

3.     break : 반복문을 멈추고 loop 밖으로 나가도록합니다.

# N, M 을 공백으로 구분하여 입력받기
n,m = map(int, input().split())

# 방문한 위치를 저장하기 위한 맵을 생성하여 0으로 초기화
d = [[0]* m for _ in range(n)]
# 현재 캐릭터의 x좌표, y 좌표, 방향을 입력받기
x, y, direction = map(int, input().split())
d[x][y] = 1 # 현재 좌표 방문 처리

# 전체 맵 정보를 입력받기
array = []
for i in range(n):
    array.append(list(map(int, input().split())))

# 북, 동, 남, 서 방향 정의
dx = [-1, 0, 1, 0]
dy = [0, 1, 0, -1]

# 왼쪽으로 회전
def turn_left():
    global direction
    direction -= 1
    if direction == -1:
        direction = 3

# 시뮬레이션 시작
count = 1
turn_time = 0
while True:
    # 왼쪽으로 회전
    turn_left()
    nx = x + dx[direction]
    ny = y + dy[direction]
    # 회전한 이후 정면에 가보지 않은 칸이 존재하는 경우 이동
    if d[nx][ny] == 0 and array[nx][ny] == 0:
        d[nx][ny] = 1
        x = nx
        y = ny
        count += 1
        turn_time = 0
        continue
    # 회전한 이후 정면에 가보지 않은 칸이 없거나 바다인 경우
    else:
        turn_time += 1
    # 네 방향 모두 갈 수 없는 경우
    if turn_time == 4:
        nx = x - dx[direction]
        ny = y - dy[direction]
        # 뒤로 갈수 있다면 이동하기
        if array[nx][ny] == 0:
            x = nx
            y = ny
        # 뒤가 바다로 막혀있는 경우
        else:
            break
        turn_time = 0

# 정답 출력
print(count)