[이코테] 구현(implementation)

03 그리디

04 구현

05 DFS/BFS

06 정렬

07 이진 탐색

08 다이나믹 프로그래밍

09 최단 경로

10 그래프 이론

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코딩 테스트에서 구현(implementation)이란 '머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정'이다. 구현 문제 유형은 모든 범위의 코딩 테스트 문제 유형을 포함하는 개념이다. 코딩 테스트에서는 구현이 중심이 되는 문제가 자주 출제되기 때문에 구현 부분을 다룬다. 구현 유형의 문제는 '풀이를 떠올리는 것은 쉽지만 소스코드로 옮기기 어려운 문제'를 의미한다. 

구현하기 어려운 문제들은 다음과 같다.

• 알고리즘은 간단한데 코드가 지나치게 긴 문제
• 특정 소수점 자리까지 출력해야 하는 문제
• 문자열이 입력으로 주어졌을 때 한 문자 단위로 끊어서 리스트에 넣어야 하는(파싱 해야 하는)문제

사소한 조건 설정이 많은 문제일수록 코드로 구현하기가 까다롭다. 프로그래밍 언어의 문법을 잘 알고 있다면 구현 유형의 문제는 어렵지 않게 풀 수 있다. 하지만 문법을 제대로 알지 못하고, 라이브러리 사용 경험이 부족한 경우 구현 문제를 풀기 불리하다.

예를 들어 순열을 구해야 하는 문제를 만나면, 프로그래밍 언어 사용이 부족한 사람들은 순열 식을 코드로 직접 짠다. 하지만 파이썬의 경우 itertools라는 라이브러리에 순열이 있다. 이걸 사용해서 간단하게 문제를 해결할 수 있다. 언어의 문법을 잘 알고 사용한 경험이 있어야 쉽게 해결할 수 있다. 

이 책에서는 완전 탐색, 시뮬레이션 유형을 모두 구현 유형으로 묶어서 다룬다. 완전 탐색은 모든 경우의 수를 다 계산하는 해결 방법이고, 시뮬레이션은 문제에서 제시한 알고리즘을 한 단계씩 차례대로 직접 수행해야 하는 문제 유형이다. 둘 다 구현이 핵심이 되는 경우가 많다.

 

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상하좌우

문제

여행가 A는 N x N 크기의 정사각형 공간 위에 서 있다. 이 공간은 1 x 1크기의 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 한칸 이동
• R: 오른쪽으로 한칸 이동
• U: 위로 한 칸 이동
• D: 아래로 한칸 이동

이때 여행가 A가 N x N 크기의 정사각형 공간을 벗어나는 움직임은 무시된다. 예를 들어 (1, 1)의 위치에서 L 혹은 U를 만나면 무시된다. 다음은 N = 5인 지도와 계획서이다.

이 경우 6개의 명령에 따라서 여행가가 움직이게 되는 위치는 순서대로 (1, 2), (1, 3), (1, 4), (1, 4), (2, 4), (3, 4)이므로, 최종적으로 여행가 4가 도착하게 되는 곳의 좌표는 (3, 4)이다. 다시 말해 3행 4열의 위치에 해당하므로 (3, 4)라고 적는다. 계획서가 주어졌을 때 여행가 A가 최종적으로 도착할 지점의 좌표를 출력하는 프로그램을 작성하시오.

입력 조건

• 첫째 줄에 공간의 크기를 나타내는 N이 주어진다. (1 <= N <= 100)
• 둘째 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.

입력 예시

5

R R R U D D

출력 예시

3 4

 

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<내가 푼 방법>

n = int(input())
plans = list(input().split())

column = 1
row = 1

for plan in plans:
  if plan == 'L': # row-1
    if row!=1:
      row -= 1
  elif plan =='R': # row+1
    if row != n:
      row += 1
  elif plan == 'U': #column-1
    if column != 1:
      column -= 1
  else: # 'D' column+1
    if column != n:
      column += 1

print(column, row)

if elif를 너무 많이 써서 비효율적인 것 같다. 책에서 어떻게 풀었는지 봐보자.

일단 이 문제는 명령어 따라서 개체를 차례대로 이동시킨다는 점에서 시뮬레이션(Simulation) 유형으로 분류되며 구현이 중요한 대표적인 문제 유형이다. 

# N을 입력받기
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)

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시각

문제

정수 N이 입력되면 00시 00분 00초부터 N시 59분 59초까지의 모든 시각 중에서 3이 하나라도 포함되는 모든 경우의 수를 구하는 프로그랩을 작성하시오. 예를 들어 1을 입력했을 때 다음은 3이 하나라도 포함되어 있으므로 세어야 하는 시각이다.

• 00시 00분 03초
• 00시 13분 30초

반면에 다음은 3이 하나도 포함되어 있지 않으므로 세면 안 되는 시각이다.

• 00시 02분 55초
• 01시27분 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 출력한다.

 

입력 예시

5

출력 예시

11475

 

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<내가 푼 방법>

일단 00시 00분 00초부터 0시 59분 59초까지 3이 하나라도 포함되는 경우가 몇 번 있는지 구한다. 분과 초 모두 3, 13, 23, 30~39, 43, 53으로 15개가 3이 오는 경우이다. 따라서 15*60(분에 3이 포함된 경우) + 60*15(초에 3이 포함된 경우) - 15*15(중복) = 1800 - 225 = 1575

3시 00분 00초부터 3시 59분 59초까지는 3이 60*60 = 3600

구한 걸 바탕으로 위의 예시를 계산해보면 1575인 경우(0, 1, 2, 4, 5)가 5개, 3600인 경우(3)가 1개로 1575*5 + 3600 = 11475로 계산이 맞았다!

이제 코드를 짜보자.

n = int(input())
clock_3 = 0 # 시에 3이 포함되는 경우의 수 ex)3, 13, 23

if n == 23:
  clock_3 = 3 # 3, 13, 23
elif n >= 13: 
  clock_3 = 2 # 3, 13
elif n >= 3:
  clock_3 = 1 # 3
else:
  clock_3 = 0

result = 3600*clock_3 + 1575*(n+1-clock_3)
print(result)

 

<책>

모든 시각의 경우를 하나씩 모두 세서 쉽게 풀 수 있는 문제이다. 왜냐하면 하루는 86,400초로 모든 경우는 86,400가지밖에 존재하지 않기 때문이다. 파이썬에서 문자열 연산을 이용해 3이 시각이 포함되어 있는지 확인해서 문제를 해결할 수 있다. 

단순히 시각을 1씩 증가시키면서 3이 하나라도 포함되어 있는지 확인하면 된다. 3중 반복문을 이용해서 계산할 수 있다.

이 문제는 완전 탐색(Brute Forcing) 유형으로 분류된다. 가능한 경우의 수를 모두 검사해보는 탐색 방법이다. 일반적으로 완전 탐색 알고리즘은 비효율적인 시간 복잡도를 가지고 있으므로 데이터 개수가 큰 경우에 정상적으로 동작하지 않을 수 있다. 그래서 일반적으로 알고리즘 문제를 폴 때는 탐색해야 할 전체 데이터의 개수가 100만 개 이하일 때 완전 탐색을 사용하면 적절하다.

 

매 시각을 문자열로 바꾼 다음 문자열에 '3'이 포함됐는지 검사한다. 예를 들어 03시 20분 35초일 때를 확인한다면, 이를 '032035'으로 만들어서 '3'이 '032035'에 포함되어 있는지를 체크하는 방식을 이용한다.

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)