문제

 

라면 공장에서는 하루에 밀가루를 1톤씩 사용합니다. 원래 밀가루를 공급받던 공장의 고장으로 앞으로 k일 이후에야 밀가루를 공급받을 수 있기 때문에 해외 공장에서 밀가루를 수입해야 합니다.

해외 공장에서는 향후 밀가루를 공급할 수 있는 날짜와 수량을 알려주었고, 라면 공장에서는 운송비를 줄이기 위해 최소한의 횟수로 밀가루를 공급받고 싶습니다.

현재 공장에 남아있는 밀가루 수량 stock, 밀가루 공급 일정(dates)과 해당 시점에 공급 가능한 밀가루 수량(supplies), 원래 공장으로부터 공급받을 수 있는 시점 k가 주어질 때, 밀가루가 떨어지지 않고 공장을 운영하기 위해서 최소한 몇 번 해외 공장으로부터 밀가루를 공급받아야 하는지를 return 하도록 solution 함수를 완성하세요.

dates[i]에는 i번째 공급 가능일이 들어있으며, supplies[i]에는 dates[i] 날짜에 공급 가능한 밀가루 수량이 들어 있습니다.

제한사항

  • stock에 있는 밀가루는 오늘(0일 이후)부터 사용됩니다.
  • stock과 k는 2 이상 100,000 이하입니다.
  • dates의 각 원소는 1 이상 k 이하입니다.
  • supplies의 각 원소는 1 이상 1,000 이하입니다.
  • dates와 supplies의 길이는 1 이상 20,000 이하입니다.
  • k일 째에는 밀가루가 충분히 공급되기 때문에 k-1일에 사용할 수량까지만 확보하면 됩니다.
  • dates에 들어있는 날짜는 오름차순 정렬되어 있습니다.
  • dates에 들어있는 날짜에 공급되는 밀가루는 작업 시작 전 새벽에 공급되는 것을 기준으로 합니다. 예를 들어 9일째에 밀가루가 바닥나더라도, 10일째에 공급받으면 10일째에는 공장을 운영할 수 있습니다.
  • 밀가루가 바닥나는 경우는 주어지지 않습니다.

입출력 예

stock dates supplies k result
4 [4,10,15] [20,5,10] 30 2

입출력 예 설명

  • 현재 밀가루가 4톤 남아 있기 때문에 오늘과 1일 후~3일 후까지 사용하고 나면 모든 밀가루를 다 사용합니다. 따라서 4일 후에는 반드시 밀가루를 공급받아야 합니다.
  • 4일째 공급받고 나면 15일 이후 아침에는 9톤의 밀가루가 남아있게 되고, 이때 10톤을 더 공급받으면 19톤이 남아있게 됩니다. 15일 이후부터 29일 이후까지 필요한 밀가루는 15톤이므로 더 이상의 공급은 필요 없습니다.
  • 따라서 총 2회의 밀가루를 공급받으면 됩니다.

풀이

 

왜 나는 문제 이해만 제대로 하는데 이렇게 오랜 시간이 걸리는지 모르겠다. 우선 문제를 잘못 이해해서 무조건 supplies를 순서대로 지급받는 식으로 코드를 짰더니 ㅋㅋㅋㅋㅋ 정확성에서 1가지 케이스(아마 예제의 테스트 케이스?) 빼고 전부 실패가 떴다. 

 

그래서 이 문제가 힙이지...! 하면서 우선순위 큐로 접근해서 한번 문제를 풀어보았다.


 

코드

 

이 코드는 우선 정확성에서 상당히 점수를 갉아먹은 코드다.

#include <string>
#include <vector>
#include <queue>

using namespace std;

int solution(int stock, vector<int> dates, vector<int> supplies, int k) {
    int answer = 0;
    int Dday = k-1;
    priority_queue<int, vector<int>, less<int>> q;
    
    for(auto& i : supplies) {
        q.push(i);
    }
    
    if(stock>=k) return answer;
    while(Dday>1){
        if( (Dday-1) <=stock) break;
        
        if(stock==0) {
            stock+=q.top();
            q.pop(); answer++;
        }
        stock--; Dday--;
    }
    return answer;
}

슬픈 화면 .... ㅠㅠㅠ

 

왜 이렇게 나왔나 하고 고민해보니까, 생각해보니 저 코드에는 dates와는 관계없이 모든 supplies를 우선순위 큐에 넣고 있었다. 즉, dates중 공급을 받을 수 있는 날짜의 supplies만 우선순위 큐에 넣는 코드가 빠져있던 것이다. ㅠㅠ 이걸 놓쳐서 계속 애꿎은 조건문만 수정하면서 헤맸다.

 

그래서 dates중 공급을 받을 수 있는 날짜를 어떻게 계산하는가 고민해보니 Dday로 접근할 게 아니라 현재 날짜(day)로 접근을 하는게 맞겠다 싶어 코드를 전면 수정했다. day가 지남에 따라 dates에서 공급받을 수 있는 항목이 생기니까 말이다. 먼저 세워놓았던 Dday의 개념은 for문의 조건에 넣어두었다. 

 

최종 코드 C++

#include <string>
#include <vector>
#include <queue>

using namespace std;

int solution(int stock, vector<int> dates, vector<int> supplies, int k) {
    int answer = 0;
    int index = 0;
    priority_queue<int, vector<int>, less<int>> q;
    
    for(int day = 0; day < k ; day++){
        if(dates[index] == day) {
            q.push(supplies[index]);
            index++;
        }
        if(stock==0){
            stock+=q.top();
            q.pop();
            answer++;
        }
        stock--;
    }
    
    return answer;
}

2시간 걸린것같다 에휴

 

최종 풀이

 

1. 새로운 밀가루를 지급받는 날짜 k까지 날마다 stock은 감소, 현재 날짜 day는 증가

2. day가 증가함에 따라 새롭게 지급받을 수 있는 dates가 열림. 이 dates[index]에 따라 supplies[index]를 우선순위 큐에 넣어줌

3. stock==0이 되면 우선순위 큐에서 가장 큰 값(top)을 가져오고, 해당 값을 큐에서 제거. answer 증가

 

위와 같은 코드로 진행을 하면... 참 이상적일텐데 아예 아무것도 안 보고 해보자! 하면서 무한 삽질을 시작했더니 참 한심한(...) 접근을 많이 했다. 알고리즘 문제를 처음 풀어보면 다 이러는 걸까 ㅠㅠ 다들 되게 척척 잘 푸는 것 같아서 약간 기가 죽는다... ㅠㅠ 매일하다보면 늘겠지...? 파이팅이다

문제


매운 것을 좋아하는 Leo는 모든 음식의 스코빌 지수를 K 이상으로 만들고 싶습니다. 모든 음식의 스코빌 지수를 K 이상으로 만들기 위해 Leo는 스코빌 지수가 가장 낮은 두 개의 음식을 아래와 같이 특별한 방법으로 섞어 새로운 음식을 만듭니다.

 

섞은 음식의 스코빌 지수 = 가장 맵지 않은 음식의 스코빌 지수 + (두 번째로 맵지 않은 음식의 스코빌 지수 * 2)

 

Leo는 모든 음식의 스코빌 지수가 K 이상이 될 때까지 반복하여 섞습니다.
Leo가 가진 음식의 스코빌 지수를 담은 배열 scoville과 원하는 스코빌 지수 K가 주어질 때, 모든 음식의 스코빌 지수를 K 이상으로 만들기 위해 섞어야 하는 최소 횟수를 return 하도록 solution 함수를 작성해주세요.

제한 사항

  • scoville의 길이는 1 이상 1,000,000 이하입니다.
  • K는 0 이상 1,000,000,000 이하입니다.
  • scoville의 원소는 각각 0 이상 1,000,000 이하입니다.
  • 모든 음식의 스코빌 지수를 K 이상으로 만들 수 없는 경우에는 -1을 return 합니다.

입출력 예

scoville K return
[1, 2, 3, 9, 10, 12] 7 2

입출력 예 설명

  1. 스코빌 지수가 1인 음식과 2인 음식을 섞으면 음식의 스코빌 지수가 아래와 같이 됩니다.
    새로운 음식의 스코빌 지수 = 1 + (2 * 2) = 5
    가진 음식의 스코빌 지수 = [5, 3, 9, 10, 12]

  2. 스코빌 지수가 3인 음식과 5인 음식을 섞으면 음식의 스코빌 지수가 아래와 같이 됩니다.
    새로운 음식의 스코빌 지수 = 3 + (5 * 2) = 13
    가진 음식의 스코빌 지수 = [13, 9, 10, 12]

모든 음식의 스코빌 지수가 7 이상이 되었고 이때 섞은 횟수는 2회입니다.


풀이

 

이 문제는 수가 많은 것과 적을 때가 크게 중요하지 않은 문제이다. 우선 입출력 예시를 살펴보면 해당 배열은 정렬되어 있다. (만약 정렬되지 않은 경우, 고려해야 할 경우를 줄이기 위해 오름차순으로 정렬을 하도록 한다!)

 

< 입출력 예시를 통해 문제 살펴보기 >

 

1회차 : 1 2 3 9 10 12    K=7

섞기 ) 1+(2*2) = 5  ---> 정렬이 이미 되어있는 배열이므로, 3 뒤에 원소를 삽입한다.

 

2회차 : 3 5 9 10 12   K=7

섞기 ) 3+(5*2) = 13  ----> 12 뒤에 원소를 삽입한다.

 

3회차 : 9 10 12 13   K=7

스코빌 지수 K보다 가장 작은 원소 9가 더 크므로 몇번 섞었는지에 대한 count를 return한다.

 

< 알고리즘의 복잡도 >

 

- 최악의 경우 : 모든 음식을 전부 살펴보는 경우.

음식이 n개인 경우, n-1회를 살펴보아야 한다.

 

- 각 단계(섞기)에서 요구되는 계산량 

  : 정렬된 리스트 순서에 맞춰 원소 삽입 -> 정렬된 리스트의 길이에 비례함

    --> O(n)

 

- 전체 문제 풀이의 복잡도

 : n번의 단계를 거쳐, 각 단계에서 n에 비례하는 계산을 하므로, 최종적으로 O(n^2) ---> 지나치게 높다!

   --> 뭔가 더 좋은 방법? : 힙!

 

< 보다 나은 방법 >

최소/최대 원소를 빠르게 꺼낼 수 있으면 BEST! -> 힙(Heap) 사용

 

힙의 종류

- max heap : 최대 원소를 빠르게 꺼낼 수 있음

- min heap : 최소 원소를 빠르게 꺼낼 수 있음

 

힙의 특징 : 최소/최대 원소를 빠르게 찾을 수 있음 (상수 시간 소요)

 

힙의 연산 : 힙 구성(heapify), 삽입(insert), 삭제(remove) 

* 힙 구성 : 배열로 힙 생성 : O(NlogN) -> 하나의 원소를 삽입하는데 logN만큼 걸리고, n개의 원소를 삽입해야 하므로!

* 삽입 : 임의의 원소를 힙의 순서가 흐트러지지 않도록 삽입 : O(logN)

* 삭제 : 최소/최대 원소를 삭제하며, 이 역시 힙의 순서가 흐트러지지 않도록 삽입 : O(logN)

( 꺼내는 것 자체는 상수 시간이나, 꺼낸 후 힙의 순서를 유지하도록 하는데에 O(logN) 시간 소요)

 

힙의 구현 : 완전 이진 트리 -> 배열을 이용해서 구현 가능 (공간효율성 높음)

 

max heap

<- Max Heap

root node : 가장 큰 원소(30)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

힙의 응용

- 정렬(heapsort) : 최악의 복잡도 = 최적의 복잡도

- 우선 순위 큐 

 


C++ 코드 (힙으로 구현)

 

#include <string>
#include <vector>
#include <queue>

using namespace std;

int solution(vector<int> scoville, int K) {
    int answer = 0; // 몇번이나 음식을 섞었는가
    
    priority_queue <int, vector<int>, greater<int>> q;
    for (auto& i : scoville){
        q.push(i);
    }
    while(true) {
        int min1 = q.top();
        q.pop();
        // 제일 덜매운 음식의 스코빌 지수가 K보다 클때
        if (min1 >= K) break;
        // 다 봤는데도 K가 제일 클때 (실패)
        else if (q.empty()) {
            answer = -1;
            break;
        }
        // 스코빌지수 계산
        int min2 = q.top();
        q.pop();
        q.push(min1 + 2 * min2);
        answer++;
    }
    
    return answer;
}

 

코드 분석

for(auto& i : scoville) {
	q.push(i);
}

시간 복잡도 : O(NlogN)

 

while(true) {
        int min1 = q.top(); q.pop(); // O(logN)
        if (min1 >= K) break;
        else if (q.empty()) {
            answer = -1;
            break;
        }
        int min2 = q.top(); q.pop(); // O(logN)
        q.push(min1 + 2 * min2); // O(logN)
        answer++;
}

 전체 while문 시간 복잡도 : 최악의 경우 O(n-1), n에 비례하는 반복횟수를 가짐

-> 전체적인 알고리즘의 복잡도 : O(NlogN)

 

---> 최종적으로, 알고리즘의 시간 복잡도 : O(NlogN)

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