구현

1. 아이디어를 코드로 바꾸는 구현

구현
: 머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정

• 문제 해결 분야에서 구현 유형의 문제는 '풀이를 떠올리는 것은 쉽지만 소스코드로 옮기기 어려운 문제'를 의미
• 구현하기 어려운 문제
  • 알고리즘은 간단한데 코드가 지나칠 만큼 길어지는 문제
  • 특정 소수점 자리까지 출력해야 하는 문제
  • 문자열이 입력으로 주어졌을 때 한 문자 단위로 끊어서 리스트에 넣어야 하는(파싱을 해야 하는) 문제
• 완전 탐색 : 모든 경우의 수를 주저 없이 다 계산하는 해결 방법
• 시뮬레이션 : 문제에서 제시한 알고리즘을 한 단계씩 차례대로 직접 수행해야 하는 문제 유형

구현 시 고려해야 할 메모리 제약 사항

파이썬에서 리스트 크기

• int 자료형 데이터의 개수에 따른 메모리 사용량
  • 1,000개 : 약 4KB
  • 1,000,000 : 약 4KB
  • 10,000,000 : 약 40MB
• 일반적인 코딩 테스트 수준에서는 메모리 사용량 제한보다 더 적은 크기의 메모리를 사용해야 한다.

채점 환경

• 2020년 기준, 파이썬 3.7로 코드를 작성할 때, 자신의 코드가 1초에 2000만 번의 연산을 수행한다고 가정하고 문제를 풀면 실행 시간 제한에 안정적이다.
• 시간 제한이 1초이고, 데이터의 개수가 100만 개인 문제가 있다면 일반적으로 시간 복잡도 O(NlogN) 이내의 알고리즘을 이용하여 문제를 풀어야 한다.
• 알고리즘 문제를 풀 때는 시간 제한과 데이터의 개수를 먼저 확인한 뒤에 이 문제를 어느 정도의 시간 복잡도의 알고리즘으로 작성해야 풀 수 있을 것인지 예측해야 한다.

예제) 상하좌우

문제

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 적혀 있다. 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.

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.

IDEA

시뮬레이션!

풀이

• 연산 횟수는 이동 횟수에 비례(이동 횟수가 N번인 경우 시간 복잡도는 O(N))하다. 따라서 이 문제의 시간 복잡도는 매우 넉넉한 편.

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']

for plan in plans:
  for i in range(4):
    if plan == move_types[i]:
      nx = x + dx[i]
      ny = y + dy[i]
  if nx < 1 or ny < 1 or nx > n or ny > n:
    continue
  x, y = nx, ny

print(x, y)

• L, R, U, D에 따른 이동 방향을 따로 리스트로 만들어둔다.
• if문-continue를 이용하여 범위를 벗어나는 경우를 제외한다.

예제) 시각

문제

정수 N이 입력되면 00시 00분 00초부터 N시 59분 59초까지의 모든 시간 중에서 3이 하나라도 포함되는 모든 경우의 수를 구하는 프로그램을 작성하시오.

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.

IDEA

[완전 탐색] 모든 시각의 경우를 하나씩 모두 세자. => 3중 반복문 이용

풀이

• 하루는 86400초이므로, 최대 경우의 수가 100,000개도 되지 않는다. 따라서 완전 탐색 알고리즘을 이용해도 시간이 많이 걸리지 않는다.
  • 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):
      if '3' in str(i)+str(j)+str(k):
        count += 1

print(count)

• 3중 반복문을 이용하고, 시각을 문자열로 바꿔서 3이 포함되었는지를 검사한다.

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2. 왕실의 나이트

문제

행복 왕국의 왕실 정원은 체스판과 같은 8 X 8 좌표 평면이다. 왕실 정원의 특정한 한 칸에 나이트가 서 있다. 나이트는 말을 타고 있기 때문에 이동을 할 때는 L자 형태로만 이동할 수 있으며 정원 밖으로는 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

이처럼 8 X 8 좌표 평면상에서 나이트의 위치가 주어졌을 때 나이트가 이동할 수 있는 경우의 수를 출력하는 프로그램을 작성하시오.

입력 조건

첫째 줄에 8 X 8 좌표 평면상에서 현재 나이트가 위치한 곳의 좌표를 나타내는 두 문자로 구성된 문자열이 입력된다. 입력 문자는 a1처럼 열과 행으로 이뤄진다.

출력 조건

첫째 줄에 나이트가 이동할 수 있는 경우의 수를 출력하시오.

IDEA

나이트가 이동할 수 있는 경로를 하나씩 확인한다.

풀이

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

steps = [(-2,-1), (-2,1), (-1,-2), (-1,2), (1,-2), (1,2), (2,-1), (2,1)]

result = 0
for step in steps:
  next_row = row + step[0]
  next_column = column + step[1]
  if next_row >= 1 and next_row <= 8 and next_column >= 1 and next_column <= 8:
    result += 1

print(result)

• 나이트가 이동할 수 있는 방향을 리스트로 만들어 둔다.
• for문을 이용하여 조건에 맞는 방향을 count 한다.

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3. 게임 개발

문제

캐릭터가 있는 장소는 1 X 1 크기의 정사각형으로 이뤄진 N X M 크기의 직사각형으로, 각각의 칸은 육지 또는 바다이다. 캐릭터는 동서남북 중 한 곳을 바라본다.

맵의 각 칸은 (A, B)로 나타낼 수 있고, A는 북쪽으로부터 떨어진 칸의 개수, B는 서쪽으로부터 떨어진 칸의 개수이다. 캐릭터는 상하좌우로 움직일 수 있고, 바다로 되어 있는 공간에는 갈 수 없다. 캐릭터의 움직임을 설정하기 위해 정해 놓은 매뉴얼은 다음과 같다.

1. 현재 위치에서 현재 방향을 기준으로 왼쪽 방향(반시계 방향으로 90도 회전한 방향)부터 차례대로 갈 곳을 정한다.
2. 캐릭터의 바로 왼쪽 방향에 아직 가보지 않은 칸이 존재한다면, 왼쪽 방향으로 회전한 다음 왼쪽으로 한 칸을 전진한다. 왼쪽 방향에 가보지 않은 칸이 없다면, 왼쪽 방향으로 회전만 수행하고 1단계로 돌아간다.
3. 만약 네 방향 모두 이미 가본 칸이거나 바다로 되어 있는 칸인 경우에는, 바라보는 방향을 유지한 채로 한 칸 뒤로 가고 1단계로 돌아간다. 단, 이때 뒤쪽 방향이 바다인 칸이라 뒤로 갈 수 없는 경우에는 움직임을 멈춘다.

매뉴얼에 따라 캐릭터를 이동시킨 뒤에, 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력하는 프로그램을 만드시오.

입력 조건

• 첫째 줄에 맵의 세로 크기 N과 가로 크기 M을 공백으로 구분하여 입력한다. (3 <= N, M <= 50)
• 둘째 줄에 게임 캐릭터가 있는 칸의 좌표 (A, B)와 바라보는 방향 d가 각각 서로 공백으로 구분하여 주어진다. 방향 d의 값으로는 다음과 같이 4가지가 존재한다.
  • 0: 북쪽
  • 1: 동쪽
  • 2: 남쪽
  • 3: 서쪽
• 셋째 줄부터 맵이 육지인지 바다인지에 대한 정보가 주어진다. N개의 줄에 맵의 상태가 북쪽부터 남쪽 순서대로, 각 줄의 데이터는 서쪽부터 동쪽 순서대로 주어진다. 맵의 외곽은 항상 바다로 되어 있다.
  • 0: 육지
  • 1: 바다
• 처음에 게임 캐릭터가 위치한 칸의 상태는 항상 육지이다.

출력 조건

첫째 줄에 이동을 마친 후 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력한다.

IDEA

시뮬레이션 문제!

풀이

• 일반적으로 방향을 설정해서 이동하는 문제 유형에서는 dx, dy라는 별도의 리스트를 만들어 방향을 정하는 것이 효과적이다.

n, m = map(int, input().split())

# 방문한 위치를 저장하기 위한 맵을 생성하여 0으로 초기화
d = [[0] * m for _ in range(n)]
# 현재 캐릭터의 X 좌표, 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 갈 수 있다면 이동하기
    if array[nx][ny] == 0:
      x = nx
      y = ny
    # 뒤가 바다로 막혀있는 경우
    else:
      break
    turn_time = 0

print(count)