[PCCP] 시뮬레이션 (Simulation) [4]

▼ Why ?

이번 문제도 구현 - 시뮬레이션 유형의 문제이고, 격자 밖으로 나가는 경우만 고려하면 됐던 이전 문제들과 달리 장애물이 추가되었기 때문에 구현할 때 고려해야 할 부분이 좀 더 추가된 문제이기에 한 번 풀어보려고 한다.

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▼ 공원 산책

 

문제 정보

지나다니는 길을 'O', 장애물을 'X'로 나타낸 직사각형 격자 모양의 공원에서 로봇 강아지가 산책을 하려합니다. 산책은 로봇 강아지에 미리 입력된 명령에 따라 진행하며, 명령은 다음과 같은 형식으로 주어집니다.

• ["방향 거리", "방향 거리" … ]

예를 들어 "E 5"는 로봇 강아지가 현재 위치에서 동쪽으로 5칸 이동했다는 의미입니다. 로봇 강아지는 명령을 수행하기 전에 다음 두 가지를 먼저 확인합니다.

• 주어진 방향으로 이동할 때 공원을 벗어나는지 확인합니다.
• 주어진 방향으로 이동 중 장애물을 만나는지 확인합니다.

위 두 가지중 어느 하나라도 해당된다면, 로봇 강아지는 해당 명령을 무시하고 다음 명령을 수행합니다.

공원의 가로 길이가 W, 세로 길이가 H라고 할 때, 공원의 좌측 상단의 좌표는 (0, 0), 우측 하단의 좌표는 (H - 1, W - 1) 입니다.

공원을 나타내는 문자열 배열 park, 로봇 강아지가 수행할 명령이 담긴 문자열 배열 routes가 매개변수로 주어질 때, 로봇 강아지가 모든 명령을 수행 후 놓인 위치를 [세로 방향 좌표, 가로 방향 좌표] 순으로 배열에 담아 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.

 

코딩테스트 연습 - 공원 산책 | 프로그래머스 스쿨 (programmers.co.kr)

프로그래머스

 

제한 사항

• 3 ≤ park의 길이 ≤ 50
  • 3 ≤ park[i]의 길이 ≤ 50
    • park[i]는 다음 문자들로 이루어져 있으며 시작지점은 하나만 주어집니다.
      • S : 시작 지점
      • O : 이동 가능한 통로
      • X : 장애물
  • park는 직사각형 모양입니다.
• 1 ≤ routes의 길이 ≤ 50
  • routes의 각 원소는 로봇 강아지가 수행할 명령어를 나타냅니다.
  • 로봇 강아지는 routes의 첫 번째 원소부터 순서대로 명령을 수행합니다.
  • routes의 원소는 "op n"과 같은 구조로 이루어져 있으며, op는 이동할 방향, n은 이동할 칸의 수를 의미합니다.
    • op는 다음 네 가지중 하나로 이루어져 있습니다.
      • N : 북쪽으로 주어진 칸만큼 이동합니다.
      • S : 남쪽으로 주어진 칸만큼 이동합니다.
      • W : 서쪽으로 주어진 칸만큼 이동합니다.
      • E : 동쪽으로 주어진 칸만큼 이동합니다.
    • 1 ≤ n ≤ 9

 

입출력 예

 

어떻게 해결해야 할까?

1. 이 문제도 주어진 명령에 따라 개체의 이동을 구현하면 된다
2. 방향 배열 ' dx ', ' dy ' 을 생성하고, 문자 배열 ' dir ' 을 생성해 방향 배열 값의 순서에 매칭되도록 'N', 'E', 'S', 'W' 순서로 값을 저장하자
3. 주어지는 행렬들의 크기가 작기 때문에 간단하게 완전 탐색을 할 것이다
   
4. 그리고 String 배열 park를 단방향으로 탐색하여 개체의 처음 위치("S")의 값 구하고,  String 배열 park를 char형 2차원 배열의 형태로 저장해줘야 개체의 이동을 구현할 수 있다
5. int형 방향 배열과 char형 방향 배열을 이용해 명령에 따라 개체의 위치 배열의 값을 바꿔주면 된다
6. 단, 개체를 한 칸씩 이동시킬 때마다 격자 밖으로 나가는지 혹은 장애물을 만나는지 체크할 수 있는 boolean 변수 ' flag ' 를 두자

 

해결 코드 0

import java.util.*;

class Solution {
    public static int[] solution(String[] park, String[] routes) {
        int[] dogPos = new int[2];
        int[] dx = {-1, 0, 1, 0};
        int[] dy = {0, 1, 0, -1};
        char[] dir = {'N', 'E', 'S', 'W'};
        char[][] board = new char[park.length][park[0].length()];

        for(int i = 0; i < park.length; i++) {
            board[i] = park[i].toCharArray();  // String 배열의 값을 char형 2차원 배열에 저장

            for(int j = 0; j < park[0].length(); j++) {
                if(park[i].charAt(j) == 'S') {
                    dogPos[0] = i; dogPos[1] = j;
                    break;
                }
            }
        }

        for(String route : routes) {
            char nowDir = route.charAt(0);
            int distance = Integer.parseInt(route.substring(2));

            int tmpX = 0; int tmpY = 0;
            boolean flag = true;

            for(int i = 0; i < 4; i++) {
                if(dir[i] == nowDir) {
                    for(int j = 1; j <= distance; j++) {
                        tmpX = dogPos[0] + dx[i] * j; tmpY = dogPos[1] + dy[i] * j;

                        if(tmpX < 0 || tmpX >= board.length || tmpY < 0 || tmpY >= board[0].length
                                                         || board[tmpX][tmpY] == 'X') {
                            flag = false; break;
                        }
                    }
                }
            }

            if(flag) {
                dogPos[0] = tmpX; dogPos[1] = tmpY;
            }
        }

        return dogPos;
    }
}

 

해결 코드 1

1. 처음에 작성한 코드는 매 이동마다 방향에 따른 이동을 계산하고, 격자 밖을 벗어나는지와 장애물에 충돌하는지를 확인하기 때문에 비효율적인 반복 작업이 있어 시간 복잡도가 O(n^3)임 확인했다
2. 이동 방향을 미리 계산한다면 시간 복잡도를 O(n^2)으로 줄일 수 있을 것 같고 가독성을 좀 더 높이기 위해 리팩토링(Refactoring) 해보려고 한다
3. 추가적으로 ' park[0].length() ' 나 ' board[0].length ' 를 사용한다는 것은 결국 index가 0인 요소에 접근한다는 것이다. ➜ 이를 반복문에서 사용할 경우 해당 배열에 불필요한 접근이 계속해서 요구되는 것이다
4.  따라서,  배열에 대한 불필요한 접근을 없애기 위해선,  반복문의 범위를 지정하는 값으로 사용할 땐 따로 해당 배열의 크기 값을 저장할 변수를 이용하는 것이 좋을 것 같다
5. 문자열 ' route '의 마지막 문자("이동 횟수")만 받아오면 되기 때문에, 문자열을 반환하는 substring 메서드 말고 다른 방식을 사용해보자
   ➜  charAt 메서드로 문자를 받고 해당 문자에서 '0' 을 빼서 int형으로 변환하는 방식을 사용해보자 (ASCII 코드를 활용)
   또는, Character.getNumericValue() 메서드 사용

import java.util.*;

class Solution {
    public static int[] solution(String[] park, String[] routes) {
        int[] dogPos = new int[2];
        int[] dx = {-1, 0, 1, 0};
        int[] dy = {0, 1, 0, -1};
        char[] dir = {'N', 'E', 'S', 'W'};
        // 배열에 대한 불필요한 접근을 제거
        int parkRowSize = park[0].length(), parkColSize = park.length;
        char[][] board = new char[parkColSize][parkRowSize];

        for(int i = 0; i < parkColSize; i++) {
            board[i] = park[i].toCharArray();  // String 배열의 값을 char형 2차원 배열에 저장

            for(int j = 0; j < parkRowSize; j++) {
                if(park[i].charAt(j) == 'S') {
                    dogPos[0] = i; dogPos[1] = j;
                    break;
                }
            }
        }

        for(String route : routes) {
            char nowDir = route.charAt(0);
            int distance = route.charAt(2) - '0';
            // int distance = Character.getNumericValue(route.charAt(2));
            int nowDx = 0, nowDy = 0;
            
            // 이동 방향 계산
            for(int i = 0; i < 4; i++) {
                if(dir[i] == nowDir) {
                    nowDx = dx[i]; nowDy = dy[i];
                    break;
                }
            }
            
            int tmpX = dogPos[0], tmpY = dogPos[1];
            boolean flag = true;
            
            for(int j = 0; j < distance; j++) {
                tmpX += nowDx; 
                tmpY += nowDy;
                
                if(tmpX < 0 || tmpX >= parkColSize || tmpY < 0 || tmpY >= parkRowSize
                                                         || board[tmpX][tmpY] == 'X') {
                    flag = false; break;
                }
            }

            if(flag) {
                dogPos[0] = tmpX; dogPos[1] = tmpY;
            }
        }

        return dogPos;
    }
}

 

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▼ 정리

 

• 이번 문제에선 처음 작성한 코드를 살펴보니 비효율적으로 반복 작업을 수행한다는 사실을 알고, 보다 효율적이고(시간 복잡도가 O(n^3) ➜ O(n^2)) 가독성이 좀 더 좋아질 수 있도록 리팩토링하는 작업까지 해보았다
  
  
• 알고리즘 문제를 단순히 해결할 수 있는 능력을 키우는 것도 목표이지만, 항상 자신이 작성한 코드의 시간 복잡도를 계산하고 줄일 수 있는 방법을 생각해보는 습관을 들이도록 연습해야겠다
  
  ➜ 알고리즘 문제뿐만 아니라 평소에 개발할 때도 시간 복잡도와 가독성, 유지보수성을 고려하는 습관은 중요하다 !
  
  
• ' park[0].length() ', ' board[0].length '처럼 2차원 배열의 column 개수를 구하는 것은 해당 배열의 첫 번째 row에 접근하는 것이다
  
  
• Integer class의 parseInt 메서드를 사용하기 위해 ' int distance = Integer.parseInt(route.substring(2)); ' 처럼 문자열의 마지막 index의 문자를 substring 메서드로 받아왔지만, ' substring(int index) ' 는 매개변수로 받은 index 위치에서 끝까지 문자열을 잘라낸 새로운 String 객체를 반환하는 메서드이다
  
  ➜ subString 메서드를 사용해서 얻은 문자열을 int형으로 변환하는 방법도 있지만, 위 문제처럼 한 문자만 얻어올 경우엔  '0'을 빼거나 Character.getNumericValue() 메서드를 사용하여  charAt 메서드로 받은 문자를 int 형으로 변환하는 방법도 있다는 것을 기억해두면 좋을 것 같다