[알고리즘] 구현(Implementation)

구현

코딩테스트에서 구현(Implementation)이란 '머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정'이다. 흔히 문제 해결 분야에서 구현 유형의 문제는 '풀이를 떠올리는 것은 쉽지만 소스코드로 옮기기 어려운 문제'를 의미한다. 여기서 구현하기 어려운 문제는.. 알고리즘은 간단한데 코드가 지나치게 길어지는 문제, 특정 소수점 자리까지 출력해야 하는 문제, 문자열이 입력으로 주어졌을 때 한 문자 단위로 끊어서 리스트에 넣어야 하는(파싱을 햐야 하는) 문제 등이다. 대체로 사소한 조건 설정이 많은 문제일수록 코드로 구현하기가 까다롭다.

 

구현 시 고려해야 할 메모리 제약 사항

C/C++, 자바 등에 반해 파이썬에서는 프로그래머가 직접 자료형을 지정할 필요가 없으며 매우 큰 수의 연산 또한 기본으로 지원한다. 따라서 파이썬으로 코딩테스트를 본다면 자료형의 표현 범위 제한에 대해 깊게 이해하고 있지 않아도 괜팒다. 다만, 파이썬에서의 실수형 변수는 다른 언어와 마찬가지로 유효숫자에 따라서 연산 결과가 원하는 값이 나오지 않을 수 있다는 점을 기억하자. 

파이썬에서 리스트를 이용할 때에는 코딩 테스트의 메모리 제한에 대해 고려해야 한다. 하지만 일반적인 기업 코딩 테스트 환경에서는 파이썬으로 제출한 코드가 1초에 2,000만 번의 연산을 수행한다고 가정하면 크게 무리가 없다. 

 

 

이제 구현에서 핵심이 되는 완전 탐색과 시뮬레이션에 대해 알아보자.

완전 탐색

완전 탐색은 모든 경우의 수를 주저 없이 다 계산하는 해결 방법을 의미한다. 

★ 완전 탐색 예제 - 시각

정수 N이 입력되면 00시 00분 00초부터 N시 59분 59초까지의 모든 시각 중에서 3이 하나라도 포함되는 모든 경우의 수를 구하는 프로그램을 작성하시오. 예를 들어 1을 입력했을 때 다음은 3이 하나라도 포함되어있으므로 세어야 하는 시각이다. 
· 00시 00분 03초
· 00시 13분 30초
반면에 다음은 3이 하나도 포함되어 있지 않으므로 세면 안 되는 시각이다. 
· 00시 02분 55초
· 00시 27분 45초

▶ 입력 조건
- 첫째 줄에 정수 N이 입력된다. (0 <= N <= 23)

▶출력 조건
- 00시 00분 00초부터 N시 59분 59초까지의 모든 시각 중에서 3이 하나라도 포함되는 모든 경우의 수를 출력하낟. 

---

▷ 입력 예시
5

▷ 출력 예시
11475

문제 해설

이 문제는 모든 시각의 경우를 하나씩 모두 세서 쉽게 풀 수 있는 문제다. 왜냐하면 하루는 86,400초로, 00시 00분 00초부터 23시 59분 59초까지의 모든 경우는 86,400가지밖에 존재하지 않기 때문이다. 

따라서 단순히 시각을 1씩 증가시키면서 3이 하나라도 포함되어 있는지 확인하면 될 것이다. 전체 시, 분, 초에 대한 경우의 수는 24 x 60 x 60 이며 3중 반복문을 이용해 계산할 수 있다. 

이러한 유형은 가능한 경우의 수를 모두 검사해보는 탐색 방법으로, 완전 탐색 유형으로 분류되기도 한다. 완전 탐색 문제는 구현이 중요한 대표적인 문제 유형인데, 일반적으로 완전 탐색 알고리즘은 비효율적인 시간 복잡도를 가지고 있으므로 데이터 개수가 큰 경우에 정상적으로 동작하지 않을 수 있다. 그래서 일반적으로 알고리즘 문제를 풀 때는 확인(탐색)해야 할 전체 데이터의 개수가 100만 개 이하일 때 완전 탐색을 사용하면 적절하다. 

h = int(input())

count = 0
for i in range(h + 1):
  for j in range(60):
    for k in range(60):
      # 매 시각 안에 '3'이 포함되어 있다면 카운트 증가
      if '3' in str(i)+str(j)+str(k):
        count += 1

print(count)

위 소스코드에서는 매 시각을 문자열로 바꾼 다음 문자열에 '3'이 포함됐는지 검사한다. 다시말해 00시 00분 00초부터 h시 59분 59초까지 1초씩 늘리며 시, 분, 초를 문자열 자료형으로 변환하여 합친다. 예를 들어 03시 20분 35초일 때를 확인한다면, 이를 '032035'로 만들어서 '3'이 '032035'에 포함되어 있는지를 체크하는 방식을 이용한다. 

 

시뮬레이션

시뮬레이션은 문제에서 제시한 알고리즘을 한 단계씩 차례대로 직접 수행하는 문제 유형을 의미한다. 

★ 시뮬레이션 예제 - 상하좌우

여행가 A는 N x N 크기의 정사각형 공간 위에 서 있다. 이 공간은 1 x 1 크기의 정사각형으로 나누어져 있다. 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, 시작 좌표는 항상 (1, 1)이다. 우리 앞에는 여행가 A가 이동할 계획이 적힌 계획서가 놓여 있다. 
계획서에는 하나의 줄에 띄어쓰기를 기준으로 하여 L, R, U, D 중 하나의 문자가 반복적으로 적혀있다. 각 문자의 의미는 다음과 같다. 

· L : 왼쪽으로 한 칸 이동
· R: 오른쪽으로 한 칸 이동
· U: 위로 한 칸 이동
· D: 아래로 한 칸 이동

이때 여행가 A가 N x N 크기의 정사각형 공간을 벗어나는 움직임은 무시된다. 예를 들어 (1, 1)의 위치에서 L 혹은  U를 만나면 무시된다. 
계획서가 주어졌을 때 여행가 A가 최종적으로 도착할 지점의 좌표를 출력하는 프로그램을 작성하시오..

▶ 입력 조건
- 첫째 줄에 공간의 크기를 나타내는 N이 주어진다. (1 <= N <= 100)
- 둘쨰 줄에 여행가 A가 이동할 계획서 내용이 주어진다. (1 <= 이동 횟수 <= 100)

▶ 출력 조건
- 첫째 줄에 여행가 A가 최종적으로 도착할 지점의 좌표 (X, Y)를 공백으로 구분하여 출력한다. 

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▷ 입력 예시
5
R R R U D D

▷ 출력 예시
3 4

문제 해설

이러한 문제는 일련의 명령에 따라서 개체를 차례대로 이동시킨다는 점에서 시뮬레이션 유형으로분류되며 구현이 중요한 대표적인 문제 유형이다.  

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

# L, R, U, D에 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)

 

시뮬레이션 문제 Tip!

일반적으로 방향을 설정해서 이동하는 문제유형에서는 dx, dy라는 별도의 리스트를 만들어 방향을 정하는 것이 효과적이다.