[작성자:] root

안녕하세요! 본 글에서는 C#을 활용한 코딩 테스트 문제를 함께 해결해보며, 디버깅의 중요성과 활용 방법에 대해 살펴보겠습니다. 실제 문제를 풀며 디버깅 기술이 어떻게 도움이 되는지 구체적인 사례를 통해 확인해보겠습니다.

문제 설명

"babad"

"bab" 또는 "aba"

문제 해결 과정

이제, 이 문제를 해결하기 위한 접근 방식을 단계별로 살펴보겠습니다.

1단계: 문제 이해하기

문제의 핵심은 입력된 문자열에서 펠린드롬을 검사하는 것입니다. 펠린드롬은 앞뒤가 같은 문자열을 의미합니다. 예를 들어, “racecar”가 그 예시입니다. 우리는 주어진 문자열에서 가능한 모든 부분 문자열을 생성하고, 각 문자열이 펠린드롬인지 확인해야 합니다.

2단계: 알고리즘 설계

가장 긴 펠린드롬 부분 문자열을 찾기 위해서 다음과 같은 알고리즘을 설계했습니다:

1. 주어진 문자열의 모든 부분 문자열을 생성합니다.
2. 각 부분 문자열이 펠린드롬인지 확인합니다.
3. 펠린드롬 일 경우 해당 문자열의 길이를 비교하여 가장 긴 것을 저장합니다.

3단계: C# 코드 구현

이제 각 단계에 맞게 C# 코드를 구현해보겠습니다.

using System;

public class LongestPalindromicSubstring
{
    public string GetLongestPalindrome(string s)
    {
        if (string.IsNullOrEmpty(s)) return "";

        string longestPalindrome = "";

        for (int i = 0; i < s.Length; i++)
        {
            // 홀수 길이의 펠린드롬 검사
            string oddPalindrome = ExpandFromCenter(s, i, i);
            if (oddPalindrome.Length > longestPalindrome.Length)
            {
                longestPalindrome = oddPalindrome;
            }

            // 짝수 길이의 펠린드롬 검사
            string evenPalindrome = ExpandFromCenter(s, i, i + 1);
            if (evenPalindrome.Length > longestPalindrome.Length)
            {
                longestPalindrome = evenPalindrome;
            }
        }

        return longestPalindrome;
    }

    private string ExpandFromCenter(string s, int left, int right)
    {
        while (left >= 0 && right < s.Length && s[left] == s[right])
        {
            left--;
            right++;
        }
        return s.Substring(left + 1, right - left - 1);
    }
}

4단계: 디버깅 및 테스트

이제 구현한 코드를 테스트하고, 오류가 있는지 디버깅할 차례입니다.

1. 코드를 실행 후, 다양한 케이스를 입력하여 결과가 예상과 일치하는지 확인합니다.
2. 특히, 공백 문자, 숫자, 특수문자 등이 포함된 복잡한 문자열을 테스트하여 펠린드롬 검사가 잘 이루어지는지 확인합니다.

예제 테스트 케이스

LongestPalindromicSubstring lps = new LongestPalindromicSubstring();
Console.WriteLine(lps.GetLongestPalindrome("babad")); // bab 또는 aba
Console.WriteLine(lps.GetLongestPalindrome("cbbd")); // bb
Console.WriteLine(lps.GetLongestPalindrome("a")); // a
Console.WriteLine(lps.GetLongestPalindrome("ac")); // a
Console.WriteLine(lps.GetLongestPalindrome("racecar")); // racecar

디버깅 팁

디버깅할 때 다음과 같은 점을 유념하세요:

• 변수 값을 주의 깊게 확인하며 필요시 중단점을 두고 코드를 실행해보세요.
• 각 단계별로 예상하는 값과 실제 값을 비교하여 어디에서 오류가 발생하는지 파악하세요.
• 코드를 작은 조각으로 나누어 각각의 기능이 잘 작동하는지 독립적으로 테스트하세요.

마무리

이번 글에서는 C#을 활용한 펠린드롬 문제를 통해 알고리즘 설계 및 디버깅 과정에 대해 살펴보았습니다. 디버깅은 문제를 해결하는 데 있어 매우 중요한 단계이며, 프로그램이 예상대로 작동하게 만들기 위해 반복적으로 수행해야 하는 과정입니다. 각 단계를 천천히 검토하고, 필요한 도움을 찾는 것을 주저하지 마세요.

추가 학습 자료

마지막으로, 다음과 같은 자료를 참고하여 더 깊이 있는 학습을 할 수 있습니다:

• C# 공식 문서
• LeetCode – 알고리즘 문제
• GeeksforGeeks – 다양한 알고리즘 자료

코딩테스트는 현대의 IT 기업에서 필수적인 절차입니다. 많은 지원자들이 알고리즘과 자료구조를 이해하고, 이를 바탕으로 문제를 해결하는 능력을 평가받기 위해 준비하고 있습니다. 이 글에서는 C#을 활용하여 알고리즘 문제를 해결하는 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

문제: 유효한 괄호 문자열

주어진 문자열이 유효한 괄호 문자열인지 판단하는 문제입니다. 문자열은 ‘(‘, ‘)’, ‘{‘, ‘}’, ‘[‘ 및 ‘]’ 문자로만 구성됩니다. 유효한 괄호 문자열은 다음 조건을 만족해야 합니다:

• 모든 열린 괄호는 닫힌 괄호로 닫혀야 합니다.
• 닫힌 괄호는 항상 그에 해당하는 최근의 열린 괄호와 짝을 이루어야 합니다.
• 괄호의 닫힘이 열림 이전에 발생하지 않아야 합니다.

예를 들어, 문자열 “{[()]}”는 유효한 괄호 문자열이며, “{[(])}”는 유효하지 않습니다.

문제 해결 과정

1. 문제 분석

이 문제를 해결하기 위해서 스택 자료구조를 사용할 수 있습니다. 스택은 후입선출(LIFO) 방식으로 작동하므로, 열린 괄호를 스택에 추가하고, 닫힌 괄호를 만날 경우 스택에서 가장 최근의 열린 괄호를 제거하는 방식으로 진행하면 됩니다. 모든 괄호를 확인한 후 스택이 비어 있다면 올바른 괄호 문자열입니다.

2. 알고리즘 설계

이 문제를 해결하기 위한 알고리즘은 다음과 같습니다:

1. 괄호의 짝을 정의한다: { '(': ')', '{': '}', '[': ']' }
2. 문자열을 순회하면서 열린 괄호는 스택에 추가한다.
3. 닫힌 괄호를 만났을 경우, 스택에서 최근 열린 괄호를 꺼내서 짝이 맞는지 확인한다.
4. 스택이 비어 있지 않거나 짝이 맞지 않는 경우, 유효하지 않은 문자열로 판단한다.
5. 문자열을 모두 탐색 이후, 스택이 비어 있으면 유효한 문자열이다.

3. C# 코드 구현

using System;
using System.Collections.Generic;

public class ValidParentheses
{
    public static bool IsValid(string s)
    {
        Stack stack = new Stack();
        Dictionary parentheses = new Dictionary()
        {
            {'(', ')'},
            {'{', '}'},
            {'[', ']'}
        };

        foreach (char c in s)
        {
            // 열린 괄호일 경우 스택에 추가
            if (parentheses.ContainsKey(c))
            {
                stack.Push(c);
            }
            else
            {
                // 닫힌 괄호일 경우 스택 비어있으면 검증 실패
                if (stack.Count == 0 || parentheses[stack.Pop()] != c)
                {
                    return false;
                }
            }
        }

        // 스택이 비어있다면 유효한 괄호 문자열
        return stack.Count == 0;
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        string input = "{[()]}";
        bool result = ValidParentheses.IsValid(input);
        Console.WriteLine($"\"{input}\"는 유효한 괄호 문자열인가? {result}");
    }
}
    

4. 알고리즘 분석

위 코드는 스택을 사용하여 문자열을 한 번 순회하는 방식으로, 시간 복잡도는 O(n)입니다. n은 문자열의 길이입니다. 공간 복잡도 역시 O(n)입니다. 스택에 최대 n개의 열린 괄호가 쌓일 수 있기 때문입니다. 이 알고리즘은 입력 문자열이 길어져도 효율적으로 동작할 수 있습니다.

마무리

이번 글에서는 C#을 사용하여 유효한 괄호 문자열 문제를 해결하는 방법에 대해 알아보았습니다. 알고리즘 문제를 풀 때는 문제를 잘 분석하고, 적절한 자료구조를 선택하는 것이 중요합니다. 스택과 같은 간단한 자료구조를 활용하면 복잡한 문제도 효율적으로 해결할 수 있습니다. 더욱 다양한 문제를 통해 알고리즘적 사고를 키우는 데 도움이 되길 바랍니다.

문제 설명

특정 지역에 물을 담을 수 있는 수조가 있습니다. 수조의 각 벽은 높이가 다릅니다. 비가 내리면 물이 담기게 될텐데,
각 벽 사이에 얼마나 많은 물이 담길 수 있는지를 구하는 문제입니다.

입력

첫 번째 줄에는 정수 N(1 ≤ N ≤ 100,000)이 주어집니다. N은 벽의 개수를 나타냅니다.
두 번째 줄에는 N개의 정수 h_i (1 ≤ h_i ≤ 1,000,000)가 주어지며,
이는 각 벽의 높이를 나타냅니다.

출력

한 줄에 물이 담길 수 있는 양을 출력합니다.

문제 예제

문제 풀이 과정

이 문제를 풀기 위해서 우리는 두 개의 배열을 사용할 것입니다.
하나는 현재 위치에서 왼쪽에 있는 벽의 최고 높이를 저장하고, 또 하나는 오른쪽에 있는 벽의 최고 높이를 저장합니다.

1. 문제 분석

각각의 위치에서 담길 수 있는 물의 양은, 그 위치의 벽 높이보다 왼쪽과 오른쪽의 벽 높이 중 최소값에서 현재 벽 높이를 뺀 값입니다.
예를 들어, 위치 i에서 물의 양은 다음과 같이 계산할 수 있습니다:
water[i] = max(0, min(left_max[i], right_max[i]) - height[i])
여기서 left_max는 i의 왼쪽 벽 중 최대 높이를, right_max는 오른쪽 벽 중 최대 높이를 의미합니다.

2. 알고리즘 설계

우리는 다음과 같은 단계로 알고리즘을 설계할 수 있습니다.

1. 입력을 받아온다.
2. 왼쪽 벽의 최대 높이를 저장하는 배열 left_max를 생성한다.
3. 오른쪽 벽의 최대 높이를 저장하는 배열 right_max를 생성한다.
4. 각 위치에서 담길 수 있는 물의 양을 계산한다.
5. 최종적으로 물의 총량을 출력한다.

3. 코드 구현

아래는 위의 알고리즘을 C#으로 구현한 코드입니다.

using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int N = int.Parse(Console.ReadLine());
        int[] height = Array.ConvertAll(Console.ReadLine().Split(), int.Parse);

        // 왼쪽 최대 높이 배열
        int[] left_max = new int[N];
        left_max[0] = height[0];

        for (int i = 1; i < N; i++)
        {
            left_max[i] = Math.Max(left_max[i - 1], height[i]);
        }

        // 오른쪽 최대 높이 배열
        int[] right_max = new int[N];
        right_max[N - 1] = height[N - 1];

        for (int i = N - 2; i >= 0; i--)
        {
            right_max[i] = Math.Max(right_max[i + 1], height[i]);
        }

        // 물의 양 계산
        int water = 0;
        for (int i = 0; i < N; i++)
        {
            water += Math.Max(0, Math.Min(left_max[i], right_max[i]) - height[i]);
        }

        Console.WriteLine(water);
    }
}
    

4. 코드 설명

위의 C# 코드에서 사용된 알고리즘은 다음과 같습니다.

• int N = int.Parse(Console.ReadLine());
  – N값을 입력받아 벽의 개수를 저장합니다.
• int[] height = Array.ConvertAll(Console.ReadLine().Split(), int.Parse);
  – 높이 입력을 받아 배열로 변환합니다.
• left_max 배열은 왼쪽에서부터의 최대 높이를 저장합니다. 이를 위해 첫 번째 벽의 높이를 세팅한 후, 반복문을 돌며
  각 벽의 높이를 비교하여 최대값을 저장합니다.
• right_max 배열도 마찬가지로 오른쪽에서부터 최대 높이를 저장합니다.
• 마지막으로, 각 벽 위치에서 물이 담길 수 있는 양을 계산하여 총 물의 양을 구합니다.

5. 복잡도 분석

이 알고리즘의 시간 복잡도는 O(N)입니다. 벽의 개수 N에 비례하여 연산을 수행하므로 제공된
입력 범위 내에서 효율적으로 동작합니다. 공간 복잡도 또한 O(N)으로 두 개의 배열을 저장하기 위한 공간이 필요합니다.

결론

이번 글에서는 물의 양을 계산하는 문제를 C#으로 해결해 보았습니다. 알고리즘을 단계적으로 설계하고
구현하는 과정에서 코딩 테스트에서 자주 접할 수 있는 문제 유형들을 확인할 수 있었습니다.
이 강좌가 당신의 코딩 테스트 준비에 도움이 되기를 바랍니다.

문제 설명

주어진 정수 배열 nums와 쿼리 배열 queries가 있습니다. 각 쿼리는 두 정수 (l, r)로 이루어져 있으며, 이는 nums[l] * nums[l + 1] * ... * nums[r]의 값을 구하라는 요청입니다. 단, nums 배열의 크기는 최대 10^5, queries의 길이는 최대 10^4입니다. 이때, 곱셈의 결과가 매우 커질 수 있으므로, 결과는 10^9 + 7로 나눈 나머지를 출력해야 합니다.

입력 형식

첫 번째 줄에 배열의 크기 n과 쿼리의 수 q가 주어집니다. 두 번째 줄에 n개의 정수로 이루어진 배열 nums가 주어지고, q개의 줄에 걸쳐 각 쿼리 l과 r가 주어집니다.

출력 형식

각 쿼리에 대해 계산한 결과를 한 줄에 하나씩 출력합니다.

예시

문제 풀이

이 문제를 해결하기 위해서는 구간 곱을 빠르게 계산할 수 있는 방법이 필요합니다. 단순히 각 쿼리에 대해 구간을 순회하면서 곱을 계산하면 시간 복잡도 O(q * n)에 이르게 되어, 최악의 경우 10^9의 연산을 수행할 수 있습니다. 이는 실용적이지 않기 때문에, Prefix Product를 사용하여 시간 복잡도를 줄이는 전략을 사용합니다.

Prefix Product 방법

우선, nums 배열의 원소들에 대한 누적 곱을 저장하여 쿼리의 결과를 빠르게 계산할 수 있도록 합니다.

C#
int mod = 1000000007;
int[] prefixProduct = new int[n + 1];
prefixProduct[0] = 1;

for (int i = 1; i <= n; i++) {
    prefixProduct[i] = (int)((1L * prefixProduct[i - 1] * nums[i - 1]) % mod);
}

여기서 prefixProduct[i]는 nums[0] * nums[1] * ... * nums[i - 1]의 값을 저장합니다. 이 구조를 통해 우리는 구간 곱을 쉽고 빠르게 계산할 수 있습니다.

구간 곱 계산하기

이제 각 쿼리 (l, r)에 대해, 구간 곱 nums[l] * nums[l + 1] * ... * nums[r]는 다음과 같이 구할 수 있습니다:

C#
int result = (int)((1L * prefixProduct[r + 1] * modInverse(prefixProduct[l]) % mod) % mod);

여기서 modInverse 함수는 모듈로 연산에 대한 역원을 구하는 함수입니다. 역원은 다음과 같이 구현할 수 있습니다:

C#
int modInverse(int a) {
    return power(a, mod - 2);
}

int power(int x, int y) {
    int res = 1;
    while (y > 0) {
        if ((y & 1) == 1) {
            res = (int)((1L * res * x) % mod);
        }
        y >>= 1;
        x = (int)((1L * x * x) % mod);
    }
    return res;
}

최종 코드

위의 설명을 토대로 전체 코드를 작성하면 다음과 같습니다:

C#
using System;

class Program {
    static int mod = 1000000007;

    static void Main() {
        string[] firstLine = Console.ReadLine().Split();
        int n = int.Parse(firstLine[0]);
        int q = int.Parse(firstLine[1]);
        int[] nums = Array.ConvertAll(Console.ReadLine().Split(), int.Parse);
        int[] prefixProduct = new int[n + 1];
        prefixProduct[0] = 1;

        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            prefixProduct[i] = (int)((1L * prefixProduct[i - 1] * nums[i - 1]) % mod);
        }

        for (int i = 0; i < q; i++) {
            string[] query = Console.ReadLine().Split();
            int l = int.Parse(query[0]);
            int r = int.Parse(query[1]);
            int result = (int)((1L * prefixProduct[r + 1] * modInverse(prefixProduct[l]) % mod) % mod);
            Console.WriteLine(result);
        }
    }

    static int modInverse(int a) {
        return power(a, mod - 2);
    }

    static int power(int x, int y) {
        int res = 1;
        while (y > 0) {
            if ((y & 1) == 1) {
                res = (int)((1L * res * x) % mod);
            }
            y >>= 1;
            x = (int)((1L * x * x) % mod);
        }
        return res;
    }
}

결론

이번 강좌에서는 배열의 구간 곱을 효과적으로 계산하기 위해 Prefix Product 방법과 모듈로 연산의 역원의 개념을 활용하는 방법을 학습했습니다. 이 방법을 응용하면 더욱 복잡한 쿼리 처리에도 유용하게 활용할 수 있을 것입니다. C# 언어의 특징을 살려 효율적인 코드를 작성하고, 알고리즘 문제 해결 능력을 한층 더 향상시킬 수 있습니다.

추가적으로, 이 문제에서 사용한 Prefix Product 기법은 다양한 형태의 쿼리 문제에서 유용하게 적용될 수 있으므로, 다양한 문제에 적용해보는 것도 좋습니다. 감사합니다!