<Algorithm> 구현_Simulation&완전탐색

1. 구현- 시뮬레이션과 완전 탐색

구현

💡 머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정
💡 풀이를 떠올리는 것은 쉽지만, 소스코드로 옮기기 어려운 문제 출제

구현 유형의 예시

1) 알고리즘은 간단한데 코드가 지나칠만큼 길어지는 문제
2) 실수 연산을 다루고, 특정 소수점 자리까지 출력해야 하는 문제
3) 문자열을 특정한 기준에 따라서 끊어 처리해야 하는 문제
4) 적절한 라이브러리를 찾아서 사용해야 하는 문제

2차원 공간

💡 알고리즘 문제에서 일반적으로 2차원 공간은 행렬(Matrix)의 의미로 사용됨
💡 이 때 수학적 개념의 좌표와는 x, y가 반대임
=> (0,0)에서 오른쪽으로 이동할 경우 (0,1)
💡 또한 아래로 이동할수록 수가 x가 커짐 (마이너스 아님)

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

방향 벡터

💡 시뮬레이션 및 완전 탐색 문제에서는 2차원 공간에서의 방향 벡터가 자주 활용됨

#동북서남
dx = [0,-1,0,1]	#세로축, 행
dy = [1,0,-1,0]	#가로축, 열

#현재 위치
x, y = 2, 2

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

EX1. 상하좌우

Q. 여행가 A는 NXN 크기의 정사각형 공간 위에 서 있습니다. 이 공간은 1X1 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 놓여 있습니다.
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
이 때 여행가 A가 NXN 크기의 정사각형 공간을 벗어나는 움직임은 무시됩니다. 예를 들어 (1,1) 위치에서 L 혹은 U를 만나면 무시됩니다.

📌 문제 조건

입력조건> 첫째 줄에 공간의 크기를 나타내는 N이 주어집니다. (1<=N<=100)
둘째 줄에 여행가 A가 이동할 계획서 내용이 주어집니다. (1<=이동횟수<=100)
출력조건> 첫째 줄에 여행가 A가 최종적으로 도착할 지점의 좌표 (X,Y)를 공백을 기준으로 구분하여 출력합니다.
입력예시) 5
R R R U D D
출력예시) 3 4

📌 문제 해결 아이디어

요구사항대로 충실히 구현하면 되는 문제입니다.
일련의 명령에 따라서 객체를 차례대로 이동시킨다는 점에서 시뮬레이션(Simulation) 유형으로도 분류되며 구현이 중요한 대표적인 문제 유형입니다.
이 때 시뮬레이션 유형, 구현 유형, 완전 탐색 유형은 서로 유사한 점이 많다는 정도로만 기억합시다.

📌 내 풀이

n = int(input())
walks = [x for x in input().split()]

#2차원 배열
array = [[0 for _ in range(n)] for _ in range(n)]

#방향벡터
dx = [0, -1, 0, 1]
dy = [-1, 0, 1, 0]

x = 0   
y = 0
for walk in walks:
    if (walk == "U"):
        nx = x + dx[1]
        ny = y + dy[1]
    elif (walk == "D"):
        nx = x + dx[3]
        ny = y + dy[3]
    elif (walk == "L"):
        nx = x + dx[0]
        ny = y + dy[0]
    elif (walk == "R"):
        nx = x + dx[2]
        ny = y + dy[2]
    if (0<=nx<=n-1 and 0<=ny<=n-1):
        x = nx
        y = ny
    else:
        pass

print(x+1, y+1)

📌 풀이

#n 입력받기
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']

#이동계획 하나씩 확인
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]
    #공간 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)

📌 배운 점

if문을 사용해 nx, ny를 하나씩 정의하지 않고 한 번의 for문으로 한 번에 정의하는 것이 코드를 더 간결히 작성할 수 있다.
또한 x와 y가 좌표 (x,y)가 아니라는 것과 x의 경우 아래로 내려갈수록 수가 커진다는 점을 명심해야한다.

EX2. 시각

Q. 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 조건

입력조건> 첫째 줄에 정수 N이 입력됩니다. (0<=N<=23)
출력조건> 00시 00분 00초부터 N시 59분 59초까지의 모든 시각 중에서 3이 하나라도 포함되는 모든 경우의 수를 출력합니다.
입력예시) 5
출력예시) 11475

📌 문제 해결 아이디어

가능한 모든 시각의 경우를 하나씩 모두 세서 풀 수 있는 문제입니다.
하루는 86,400초이므로, 모든 경우의 수는 86,400가지입니다.
단순히 시각을 1씩 증가시키면서 3이 하나라도 포함되어 있는지를 확인하면 됩니다.
이러한 유형은 완전 탐색(Brute Forcing) 문제 유형이라고 불리며 가능한 경우의 수를 모두 검사해보는 탐색 방법을 의미합니다.

📌 풀이

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)

📌 배운 점

시(i),분(j),초(k)를 for문을 이용해 한 번에 구할 수 있다는 점을 알았으며 str()을 이용해 각각의 시,분,초에서 3의 유무를 구하는 점이 새로웠다.

EX3. 왕실의 나이트

Q. 행복 왕국의 왕실 정원은 체스판과 같은 8x8 좌표 평면입니다. 왕실 정원의 특정한 한 칸에 나이트가 서있습니다. 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 8x8 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 조건

입력조건> 첫째 줄에 8x8 좌표 평면상에서 현재 나이트가 위치한 곳의 좌표를 나타내는 두 문자로 구성된 문자열이 입력된다. 입력 문자는 a1처럼 열과 행으로 이뤄진다.
출력조건> 첫째 줄에 나이트가 이동할 수 있는 경우의 수를 출력하시오.
입력예시) a1
출력예시) 2

📌 문제 해결 아이디어

요구사항대로 충실히 구현하면 되는 문제입니다.
나이트의 8가지 경로를 하나씩 확인하며 각 위치로 이동이 가능한지 확인합니다.
리스트를 이용하여 8가지 방향에 대한 방향 벡터로 정의합니다.

📌 내 풀이

pos = input()

# 시작 위치 표현 못하겠음
x = pos[0]
y = int(pos[1])

array = [[0 for _ in range(8)] for _ in range(8)]

dx = [2, 2, -2, -2, 1, -1, 1, -1]
dy = [1, -1, 1, -1, 2, 2, -2, -2]

cnt = 0
for i in range(8):
    nx = x + dx[i]
    ny = y + dy[i]
    if (0 <= nx <= 7 and 0 <= ny <= 7):
        cnt += 1

print(cnt)

📌 풀이

#현재 나이트의 위치 입력받기
input_data = input()
row = int(input_data[1])
column = int(ord(input_data[0]))-int(ord('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 count 증가
    if (next_row >= 1 and next_row <= 8 and next_column >= 1 and next_column <= 8):
        result += 1
print(result)

📌 배운 점

방향을 x,y 두 개의 리스트로 나누지 않고 하나의 리스트로 만들 수 있다는 점이 새로웠다.
시작위치로 입력받은 column을 index로 만드는 법을 몰랐는데, ord()를 사용하여 1부터 8까지의 숫자로 변환하는 점이 인상깊었다.

EX4. 문자열 재정렬

Q. 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 조건

입력조건> 첫째 줄에 하나의 문자열 S가 주어집니다. (1<=S의 길이<=10,000)
출력조건> 첫째 줄에 문제에서 요구하는 정답을 출력합니다.
입력예시1) K1KA5CB7
출력예시1) ABCKK13
입력예시2) AJKDLSI412K4JSJ9D
출력예시2) ADDIJJJKKLSS20

📌 문제 해결 아이디어

요구사항대로 충실히 구현하면 되는 문제입니다.
문자열이 입력되었을 때 문자를 하나씩 확인합니다.
숫자인 경우 따로 합계를 계산합니다.
알파벳의 경우 별도의 리스트에 저장합니다.
결과적으로 리스트에 저장된 알파벳을 정렬해 출력하고, 합계를 뒤에 붙여 출력하면 정답입니다.

📌 내 풀이

words = input()

s = []
n = 0

for word in words:
    if (ord('A') <= ord(word) <= ord('Z')):
        s.append(word)
    elif (0 <= int(word) <= 9):
        n += int(word)
s.sort()

print(*s,n, sep="")

📌 풀이

data = input()
result = []
value = 0

#문자열 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))

📌 배운 점

isalpha()로 해당 문자가 알파벳인지 확인할 수 있다.
숫자가 없을 경우 내 풀이는 0이 뒤에 나오지만 풀이대로 할 경우 아무 숫자도 나오지 않는다.

출처 https://www.youtube.com/watch?v=2zjoKjt97vQ&list=PLRx0vPvlEmdAghTr5mXQxGpHjWqSz0dgC&index=2