[카카오 기출문제] '기둥과 보 설치' 문제 풀이 - Python

Contents

1. 문제 설명
   
   [제한사항]
   
   [입출력 예]
2. 알고리즘 분석 
   
   [나의 풀이]
   
   [Most 1 의 풀이]

---

 

문제 설명

 

 빙하가 깨지면서 스노우타운에 떠내려 온 죠르디는 인생 2막을 위해 주택 건축사업에 뛰어들기로 결심하였습니다. 죠르디는 기둥과 보를 이용하여 벽면 구조물을 자동으로 세우는 로봇을 개발할 계획인데, 그에 앞서 로봇의 동작을 시뮬레이션 할 수 있는 프로그램을 만들고 있습니다.

 프로그램은 2차원 가상 벽면에 기둥과 보를 이용한 구조물을 설치할 수 있는데, 기둥과 보는 길이가 1인 선분으로 표현되며 다음과 같은 규칙을 가지고 있습니다.

 

• 기둥은 바닥 위에 있거나 보의 한쪽 끝 부분 위에 있거나, 또는 다른 기둥 위에 있어야 합니다.
• 보는 한쪽 끝 부분이 기둥 위에 있거나, 또는 양쪽 끝 부분이 다른 보와 동시에 연결되어 있어야 합니다.

단, 바닥은 벽면의 맨 아래 지면을 말합니다.

 

 2차원 벽면은 n x n 크기 정사각 격자 형태이며, 각 격자는 1 x 1 크기입니다. 맨 처음 벽면은 비어있는 상태입니다. 기둥과 보는 격자선의 교차점에 걸치지 않고, 격자 칸의 각 변에 정확히 일치하도록 설치할 수 있습니다. 다음은 기둥과 보를 설치해 구조물을 만든 예시입니다.

 

 

예를 들어, 위 그림은 다음 순서에 따라 구조물을 만들었습니다.

 

1. (1, 0)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (1, 1)에서 오른쪽으로 보를 하나 만듭니다.
2. (2, 1)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (2, 2)에서 오른쪽으로 보를 하나 만듭니다.
3. (5, 0)에서 위쪽으로 기둥을 하나 설치 후, (5, 1)에서 위쪽으로 기둥을 하나 더 설치합니다.
4. (4, 2)에서 오른쪽으로 보를 설치 후, (3, 2)에서 오른쪽으로 보를 설치합니다.

 만약 (4, 2)에서 오른쪽으로 보를 먼저 설치하지 않고, (3, 2)에서 오른쪽으로 보를 설치하려 한다면 2번 규칙에 맞지 않으므로 설치가 되지 않습니다. 기둥과 보를 삭제하는 기능도 있는데 기둥과 보를 삭제한 후에 남은 기둥과 보들 또한 위 규칙을 만족해야 합니다. 만약, 작업을 수행한 결과가 조건을 만족하지 않는다면 해당 작업은 무시됩니다.

 

 벽면의 크기 n, 기둥과 보를 설치하거나 삭제하는 작업이 순서대로 담긴 2차원 배열 build_frame이 매개변수로 주어질 때, 모든 명령어를 수행한 후 구조물의 상태를 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.

 

 

제한사항

• n은 5 이상 100 이하인 자연수입니다.
• build_frame의 세로(행) 길이는 1 이상 1,000 이하입니다.
• build_frame의 가로(열) 길이는 4입니다.
• build_frame의 원소는 [x, y, a, b]형태입니다.
  • x, y는 기둥, 보를 설치 또는 삭제할 교차점의 좌표이며, [가로 좌표, 세로 좌표] 형태입니다.
  • a는 설치 또는 삭제할 구조물의 종류를 나타내며, 0은 기둥, 1은 보를 나타냅니다.
  • b는 구조물을 설치할 지, 혹은 삭제할 지를 나타내며 0은 삭제, 1은 설치를 나타냅니다.
  • 벽면을 벗어나게 기둥, 보를 설치하는 경우는 없습니다.
  • 바닥에 보를 설치 하는 경우는 없습니다.
• 구조물은 교차점 좌표를 기준으로 보는 오른쪽, 기둥은 위쪽 방향으로 설치 또는 삭제합니다.
• 구조물이 겹치도록 설치하는 경우와, 없는 구조물을 삭제하는 경우는 입력으로 주어지지 않습니다.
• 최종 구조물의 상태는 아래 규칙에 맞춰 return 해주세요.
  • return 하는 배열은 가로(열) 길이가 3인 2차원 배열로, 각 구조물의 좌표를 담고있어야 합니다.
  • return 하는 배열의 원소는 [x, y, a] 형식입니다.
  • x, y는 기둥, 보의 교차점 좌표이며, [가로 좌표, 세로 좌표] 형태입니다.
  • 기둥, 보는 교차점 좌표를 기준으로 오른쪽, 또는 위쪽 방향으로 설치되어 있음을 나타냅니다.
  • a는 구조물의 종류를 나타내며, 0은 기둥, 1은 보를 나타냅니다.
  • return 하는 배열은 x좌표 기준으로 오름차순 정렬하며, x좌표가 같을 경우 y좌표 기준으로 오름차순 정렬해주세요.
  • x, y좌표가 모두 같은 경우 기둥이 보보다 앞에 오면 됩니다.

 

입출력 예

n	build_frame	result
5	[[1,0,0,1],[1,1,1,1],[2,1,0,1],[2,2,1,1], [5,0,0,1],[5,1,0,1],[4,2,1,1],[3,2,1,1]]	[[1,0,0],[1,1,1],[2,1,0],[2,2,1], [3,2,1],[4,2,1],[5,0,0],[5,1,0]]
5	[[0,0,0,1],[2,0,0,1],[4,0,0,1],[0,1,1,1],[1,1,1,1],[2,1,1,1],[3,1,1,1],[2,0,0,0],[1,1,1,0],[2,2,0,1]]	[[0,0,0],[0,1,1],[1,1,1], [2,1,1],[3,1,1],[4,0,0]]

입출력 예 #2

여덟 번째 작업을 수행 후 아래와 같은 구조물 만들어집니다.

 

 

아홉 번째 작업의 경우, (1, 1)에서 오른쪽에 있는 보를 삭제하면 (2, 1)에서 오른쪽에 있는 보는 조건을 만족하지 않으므로 무시됩니다.

열 번째 작업의 경우, (2, 2)에서 위쪽 방향으로 기둥을 세울 경우 조건을 만족하지 않으므로 무시됩니다.

 

 

 

알고리즘 분석

 

• 나의 풀이

# "보"를 설치, 삭제 가능한지 확인
def check_bo(build, answer):
    x, y = build
    left = [x - 1, y, 1] in answer
    right = [x + 1, y, 1] in answer
    bottom = [x, y - 1, 0] in answer
    right_bottom = [x + 1, y - 1, 0] in answer
    return bottom or right_bottom or left and right

# "기둥"을 설치, 삭제 가능한지 확인
def check_gi(build, answer):
    x, y = build
    center = [x, y, 1] in answer
    left = [x - 1, y, 1] in answer
    bottom = [x, y - 1, 0] in answer
    return y == 0 or center or left or bottom

# 삭제해도 되는지 확인 
def del_check(answer):
    for build in answer:
        x, y, gibo = build
        if gibo:
            if not check_bo([x, y], answer): # 기준을 불만족한다면 삭제할 수 없다
                return False
        else:
            if not check_gi([x, y], answer): # 기준을 불만족한다면 삭제할 수 없다
                return False
    return True # 기준을 만족하면 삭제 가능


def solution(n, build_frame):
    answer = []

    for build in build_frame:
        x, y, gibo, insdel = build

        if insdel: # 설치할 경우
            if gibo: # "보"일 경우
                if check_bo([x, y], answer): # 설치 가능한지 확인
                    answer.append([x, y, gibo])
            else: # "기둥"일 경우
                if check_gi([x, y], answer): # 설치 가능한지 확인 
                    answer.append([x, y, gibo])
        else: # 삭제할 경우
            temp = answer[:] # 임시로 사용할 temp
            temp.remove([x, y, gibo]) # temp에서 삭제할 기둥이나 보를 삭제 
            if del_check(temp): # 요소가 삭제된 temp가 조건을 만족하는지 확인 
                answer = temp[:] # 만족한다면 temp가 answer을 대체하게 됩니다. 
    answer.sort() # 정답 정렬
    print(answer)
    return answer

 

원래는 del_check, solution 함수만 있었지만,

가독성이 너무 떨어져서 check_bo, check_gi 함수를 추가했습니다. 

그 결과 실행시간이 2배 이상 늘어났지만요... 

 

 

• Most 1의 풀이

# 설치가 가능한지 확인
def is_installable(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board):
    if is_beam: # "보"일 경우
        return (pillar_board[x][y - 1] or pillar_board[x + 1][y - 1]) or ((x >= 1 and beam_board[x - 1][y]) and beam_board[x + 1][y])
    else: # "기둥"일 경우
        return (y == 0) or ((x >= 1 and beam_board[x - 1][y]) or beam_board[x][y]) or pillar_board[x][y - 1]

# borad를 업데이트해줌 
def install(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board, is_install):
    if is_beam:
        beam_board[x][y] = is_install
    else:
        pillar_board[x][y] = is_install

# 지워도 되는지 확인
def check_validity(res, beam_board, pillar_board):
    for x, y, is_beam in res:
        if not is_installable(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board):
            return False
    return True

def solution(board_sz, insts):
    res = []
    beam_board = [[False] * (board_sz + 1) for _ in range(board_sz + 1)] # 좌표에 기둥이 있는지 없는지를 표시
    pillar_board = [[False] * (board_sz + 1) for _ in range(board_sz + 1)] # 좌표에 보가 있는지 없는지를 표시 
    for x, y, is_beam, is_install in insts:
        if is_install: # 설치할 경우
            if is_installable(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board):
                install(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board, is_install)  # board를 업데이트 
                res.append([x, y, is_beam])  # res에 해당 기둥 혹은 보를 설치 
        else: # 삭제할 경우
            install(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board, is_install)  # board를 업데이트 
            if check_validity(res, beam_board, pillar_board):
                res.remove([x, y, is_beam])  # res에서 해당 기둥 혹은 보를 삭제 
            else:
                install(x, y, is_beam, beam_board, pillar_board, True) # board를 업데이트 
    return sorted(res)

 

이 코드를 이용해서 테스트 케이스를 확인해봤습니다. 

결과는 가장 느린 케이스도 20ms를 넘지 않았습니다. 

 

구조는 제 코드와 같다고 보셔도 됩니다. 

하지만 제 코드는 1500ms가 나오는 케이스도 있습니다. 

 

이런 차이점이 나는 이유는 2가지입니다. 

 

• board를 이용해서 기둥, 보가 설치된 위치에 True를 표시했습니다. 

     제 코드를 보시면 해당 위치에 보, 기둥이 설치 가능한지 확인하기 위해서 

    "[x - 1, y, 1] in answer" 처럼 일치하는 결과값이 answer에 있는지 확인하는 경우가 있습니다. 

    이 코드는 answer의 요소를 일일이 확인해서 "[x - 1, y, 1]"가 있는지 확인한다는 의미입니다. 

    반면, board를 이용한 방법은 그럴 필요가 없습니다. 그저 좌표값에 있는 True 혹은 False를 불러오면 됩니다. 

 

• 코드를 가독성 있게 변형시키지 않았습니다. 

    "A or B or C or D"라는 코드가 있다고 가정해봅시다. 

    만약 조건 A를 만족했다면 조건 B, C, D를 확인할 필요가 있을까요? 

    확인할 필요가 없습니다. "or" 이란 조건이 하나라도 일치할 경우에 True가 되기 때문입니다. 

    근데 저는 가독성을 위해서 변수에 조건문을 모두 확인한 후에 "A or B or C or D"를 실행했습니다. 

    A, B, C, D는 조건문이 일치하는지 확인할 필요가 없이 주어진 True, False를 사용하면 됬지만 속도는 느려졌습니다. 

    사실 이부분은 Most 1의 코드와는 연관성이 없네요. 이미 True, False로 주어진 값을 가지고 있기 때문입니다. 

 

 

 

 

코딩테스트 연습 - 기둥과 보 설치