[구현 알고리즘] 코딩 테스트에서 '구현(Implementation)'이란?

구현(Implementation)

머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정입니다. 모든 범위의 코딩 테스트 문제 유형을 포함하는 개념으로, 아래와 같은 문제 해결 과정을 거칩니다.

 

problem -> thinking -> solution

 

구현 유형의 문제는 풀이를 떠올리기는 쉽지만 사소한 조건 설정이 많아서 소스코드로 옮기기 어려운 문제를 지칭합니다. 구현 유형의 예시는 다음과 같습니다.

• 알고리즘은 간단한데 코드가 지나칠 만큼 길어지는 문제
• 실수 연산을 다루고, 특정 소수점 자리까지 출력해야 하는 문제
• 문자열을 특정한 기준에 따라서 끊어 처리해야 하는 문제
• 적절한 라이브러리를 찾아서 사용해야 하는 문제

대표적인 유형으로는 '완전 탐색'과 '시뮬레이션'이 있습니다.

• 완전 탐색: 모든 경우의 수를 주저 없이 다 계산하는 해결 방법
• 시뮬레이션: 문제에서 제시한 알고리즘을 한 단계씩 차례대로 직접 수행해야 하는 문제 유형

 

구현에 주로 쓰이는 코드

일반적으로 알고리즘 문제에서의 2차원 공간은 행렬(Matrix)의 의미로 사용됩니다.

for i in range(5):
	for j in range(5):
    	print('(', i, ',', j, ')', end=' ')
    print()

시뮬레이션 및 완전 탐색 문제에서는 2차원 공간에서의 방향 벡터가 자주 활용됩니다.

# 동, 북, 서, 남
dx = [0, -1, 0, 1]
dy = [1, 0, -1, 0]

# 현재 위치
x, y = 2, 2

for i in range(4):
	# 다음 위치
    nx = x + dx[i]
    ny = y + dy[i]
    print(nx, ny)

 

문제1: 상하좌우

<문제 설명>

-여행가 A는 N x N 크기의 정사각형 공간 위에 서 있습니다. 이 공간은 1 x 1 크기의 정사각형으로 나누어져 있습니다. 가장 왼쪽 위 좌표는 (1, 1)이며, 가장 오른쪽 아래 좌표는 (N, N)에 해당합니다. 여행가 A는 상, 하, 좌, 우 방향으로 이동할 수 있으며, 시작 좌표는 항상 (1, 1)입니다. 우리 앞에는 여행가 A가 이동할 계획이 적힌 계획서가 놓여있습니다.

-계획서에는 하나의 줄에 띄어쓰기를 기준으로 하여 L, R, U, D 중 하나의 문자가 반복적으로 적혀 있습니다. 각 문자의 의미는 다음과 같습니다.

• 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 무시됩니다. 예를 들어 (1, 1)의 위치에서 L 혹은 U를 만나면 무시됩니다. 다음은 N = 5인 지도와 계획서입니다. 

 

 

<문제 해결 아이디어>

-이 문제는 요구사항대로 충실히 구현하면 되는 문제입니다.

-일련의 명령에 따라서 개체를 차례대로 이동시킨다는 점에서 시뮬레이션(Simulation) 유형으로도 분류되며 구현이 중요한 대표적인 문제 유형입니다. 다만, 알고리즘 교재나 문제 풀이 사이트에 따라서 다르게 일컬을 수 있으므로, 코딩 테스트에서의 시뮬레이션 유형, 구현 유형, 완전 탐색 유형은 서로 유사한 점이 많다는 정도로만 기억합시다.

 

<소스코드>

# 상하좌우: 답안 예시(Python)
# N 입력 받기
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 확인하기
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)

 

문제2: 시각

<문제 설명>

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

• 00시 00분 03초
• 00시 13분 30초

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

• 00시 02분 55초
• 01시 27분 45초

<문제 해결 아이디어>

-이 문제는 가능한 모든 시각의 경우를 하나씩 모두 세서 풀 수 있는 문제입니다.

-하루는 86,400초이므로, 00시 00분 00초부터 23시 59분 59초까지의 모든 경우는 86,400가지 입니다. 24 * 60 * 60 = 86,400

-따라서 단순히 시각을 1씩 증가시키면서 3이 하나라도 포함되어 있는지를 확인하면 됩니다.

-이러한 유형은 완전 탐색(Brute Forcing) 문제 유형이라고 불립니다. 가능한 경우의 수를 모두 검사해보는 탐색 방법을 의미합니다.

 

<소스코드>

# 시각: 답안 예시(Python)
# H 입력 받기
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)

 

문제3: 왕실의 나이트

<문제 설명>

-행복 왕국의 왕실 정원은 체스판과 같은 8 x 8 좌표 평면입니다. 왕실 정원의 특정한 한 칸에 나이트가 서 있습니다. 나이트는 매우 충성스러운 신하로서 매일 무술을 연마합니다.

-나이트는 말을 타고 있기 때문에 이동을 할 때는 L자 형태로만 이동할 수 있으며 정원 밖으로는 나갈 수 없습니다.

-나이트는 특정 위치에서 다음과 같은 2가지 경우로 이동할 수 있습니다.

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 작성하세요. 왕실의 정원에서 행 위치를 표현할 때는 1부터 8로 표현하며, 열 위치를 표현할 때는 a부터 h로 표현합니다.

c2에 있을 때 이동할 수 있는 경우의 수는 6가지입니다.

 

<문제 해결 아이디어>

-요구사항대로 충실히 구현하면 되는 문제입니다.

-나이트의 8가지 경로를 하나씩 확인하며 각 위치로 이동이 가능한지 확인합니다. 리스트를 이용하여 8가지 방향에 대한 방향 벡터를 정의합니다.

 

<소스코드>

# 현재 나이트의 위치 입력받기
input_data = input()
row = int(input_data[1])
column = int(ord(input_data[0])) - int(ard('a')) + 1

# 나이트가 이동할 수 있는 8가지 방향 정의
steps = [(-2, -1), (-1, -2), (1, -2), (2, -1), (2, 1), (1, 2), (-1, 2), (-2, 1)]

# 8가지 방향에 대하여 각 위치로 이동이 가능한지 확인
result = 0
for step in steps:
	# 이동하고자 하는 위치 확인
    next_row = row + step[0]
    next_column = column + step[1]
    # 해당 위치로 이동이 가능하다면 카운트 증가
    if next_row >= 1 and next_row <= 8 and next_column >= 1 and next_column <= 8:
    	result +=1
        
print(result)

 

문제4: 문자열 재정렬

<문제 설명>

-알파벳 대문자와 숫자(0 ~ 9)로만 구성된 문자열이 입력으로 주어집니다. 이때 모든 알파벳을 오름차순으로 정렬하여 이어서 출력한 뒤에, 그 뒤에 모든 숫자를 더한 값을 이어서 출력합니다.

-예를 들어 K1KA5CB7이라는 값이 들어오면 ABCKK13을 출력합니다.

<문제 해결 아이디어>

-요구사항대로 충실히 구현하면 되는 문제입니다.

-문자열이 입력되었을 때 문자를 하나씩 확인합니다.

• 숫자인 경우 따로 합계를 계산합니다.
• 알파벳인 경우 별도의 리스트에 저장합니다.

-결과적으로 리스트에 저장된 알파벳을 정렬해 출력하고, 합계를 뒤에 붙여 출력하면 정답입니다.

 

<소스코드>

# 문자열 재정렬: 답안 예시(Python)
data = input()
result = []
value = 0

# 문자를 하나씩 확인하며
for x in data:
	# 알파벳인 경우 결과 리스트에 삽입
    if x.isalpha():
    	result.append(x)
    # 숫자는 따로 더하기
    else:
    	value += int(x)
        
# 알파벳을 오름차순으로 정렬
result.sort()

# 숫자가 하나라도 존재하는 경우 가장 뒤에 삽입
if value != 0:
	result.append(str(value))
    
# 최종 결과 출력(리스트를 문자열로 변환하여 출력)
print(''.join(result))

 

구현 시 고려해야 할 메모리 제약사항

1. C/C++에서 변수의 표현 범위

일반적으로 프로그래밍 언어에서 정수형을 표현할 때는 int 자료형을 주로 사용하며 이 자료형의 크기는 4바이트입니다. 그러나 자료형의 범위가 커지게 되면 크기가 8바이트인 long long과 같은 자료형을 사용하여 처리해야 합니다. 이보다 더 큰 수를 담을 변수를 만들기 위해서는 BigInteger 클래스를 구현하거나 이용해야 합니다.

 

2. python에서 리스트 크기

파이썬에서는 여러 개의 변수를 사용할 때 리스트를 이용합니다. 그런데 코딩 테스트의 메모리 제한을 염두에 두고 리스트를 이용해야 합니다. 대체로 코딩 테스트에서는 128~512MB로 메모리를 제한하고 있으며, 크기가 1000만 이상인 리스트가 있다면 메모리 용량 제한으로 문제를 풀 수 없게 되는 경우도 있습니다.

 

출처: 이것이 취업을 위한 코딩 테스트다