[이것이 코딩테스트다] 자물쇠와 열쇠

Turtle·2024년 9월 15일
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🗃️문제 설명

고고학자인 "튜브"는 고대 유적지에서 보물과 유적이 가득할 것으로 추정되는 비밀의 문을 발견하였습니다. 그런데 문을 열려고 살펴보니 특이한 형태의 자물쇠로 잠겨 있었고 문 앞에는 특이한 형태의 열쇠와 함께 자물쇠를 푸는 방법에 대해 다음과 같이 설명해 주는 종이가 발견되었습니다.

잠겨있는 자물쇠는 격자 한 칸의 크기가 1 x 1N x N 크기의 정사각 격자 형태이고 특이한 모양의 열쇠는 M x M 크기인 정사각 격자 형태로 되어 있습니다.

자물쇠에는 홈이 파여 있고 열쇠 또한 홈과 돌기 부분이 있습니다. 열쇠는 회전과 이동이 가능하며 열쇠의 돌기 부분을 자물쇠의 홈 부분에 딱 맞게 채우면 자물쇠가 열리게 되는 구조입니다. 자물쇠 영역을 벗어난 부분에 있는 열쇠의 홈과 돌기는 자물쇠를 여는 데 영향을 주지 않지만, 자물쇠 영역 내에서는 열쇠의 돌기 부분과 자물쇠의 홈 부분이 정확히 일치해야 하며 열쇠의 돌기와 자물쇠의 돌기가 만나서는 안됩니다. 또한 자물쇠의 모든 홈을 채워 비어있는 곳이 없어야 자물쇠를 열 수 있습니다.

열쇠를 나타내는 2차원 배열 key와 자물쇠를 나타내는 2차원 배열 lock이 매개변수로 주어질 때, 열쇠로 자물쇠를 열수 있으면 true를, 열 수 없으면 false를 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.

  • key는 M x M(3 ≤ M ≤ 20, M은 자연수)크기 2차원 배열입니다.
  • lock은 N x N(3 ≤ N ≤ 20, N은 자연수)크기 2차원 배열입니다.
  • M은 항상 N 이하입니다.
  • key와 lock의 원소는 0 또는 1로 이루어져 있습니다.
    • 0은 홈 부분, 1은 돌기 부분을 나타냅니다.

🖥️처음 제출한 코드(WA) - 원인 분석

# 자물쇠 크기 : N x N
# 열쇠 크기 : M x M
#1. Lock(자물쇠)을 확장할 필요가 있음(2배)
#2. Key(열쇠)를 90도 회전시켜서 나오는 결과 총 4개를 Lock에 비교하여 일치하면 열리게 된다.

def rotate_right_90_degree(array):
    width = len(array[0])
    height = len(array)
    result = [[0] * width for _ in range(height)]
    
    for h in range(height):
        for w in range(width):
            result[w][height - h - 1] = array[h][w]
    return result

# [확장된 자물쇠 배열, 90도 회전한 열쇠]
def check(array1, array2):
    # 2배 확장했으니까 탐색할 때는 2배 축소된 범위에서 하도록 해야 함
    length = len(array1) // 3
    for i in range(length, length * 2 - length):
        for j in range(length, length * 2 - length):
            if array1[i][j] != array2[i][j]:
                return False
    return True

def solution(key, lock):
    m = len(key)
    n = len(lock)
    
    nn = [[0] * (n * 3) for _ in range(n * 3)]
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            nn[i+n][j+n] = lock[i][j]
    
    for _ in range(4):
        key = rotate_right_90_degree(key)
        
        for i in range(n * 2):
            for j in range(n * 2):
                for y in range(m):
                    for x in range(m):
                        nn[i + y][j + x] += key[y][x]
                if check(nn, key):
                    return True
                for y in range(m):
                    for x in range(m):
                        nn[i + y][j + x] -= key[y][x]
    return False

채점 결과
정확성: 73.0
합계: 73.0 / 100.0

🖥️코드

# 자물쇠 크기 : N x N
# 열쇠 크기 : M x M
#1. Lock(자물쇠)을 확장할 필요가 있음(2배)
#2. Key(열쇠)를 90도 회전시켜서 나오는 결과 총 4개를 Lock에 비교하여 일치하면 열리게 된다.

def rotate_right_90_degree(array):
    width = len(array[0])
    height = len(array)
    result = [[0] * width for _ in range(height)]
    
    for h in range(height):
        for w in range(width):
            result[w][height - h - 1] = array[h][w]
    return result

def check(array):
    length = len(array) // 3
    for i in range(length, length * 2):
        for j in range(length, length * 2):
            if array[i][j] != 1:
                return False
    return True

def solution(key, lock):
    m = len(key)
    n = len(lock)
    
    nn = [[0] * (n * 3) for _ in range(n * 3)]
    for i in range(n):
        for j in range(n):
            nn[i+n][j+n] = lock[i][j]
    
    for _ in range(4):
        key = rotate_right_90_degree(key)
        
        for i in range(n * 2):
            for j in range(n * 2):
                for y in range(m):
                    for x in range(m):
                        nn[i + y][j + x] += key[y][x]
                if check(nn):
                    return True
                for y in range(m):
                    for x in range(m):
                        nn[i + y][j + x] -= key[y][x]
    return False

🧠아이디어

알고리즘 유형 : 구현

#1. Key 2차원 배열을 90도 회전시키고 방향 이동 역시 가능하므로 인덱스 에러를 방지하기 위해선 Lock 2차원 배열을 충분한 크기의 2차원 배열로 확장할 필요가 있었다.
#2. 90도 오른쪽으로 회전시킨 Key 2차원 배열을 자물쇠에 꽂았을 때, 만약 배열의 모든 원소 중 하나라도 1이 아닌 경우 자물쇠는 열리지 않게 된다.

🔒문제 출처 및 참고 코드

이것이 코딩테스트다 with 파이썬 - 자물쇠와 열쇠
모범 답안 - 자물쇠와 열쇠

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