[카테고리:] 코틀린 코딩테스트 강좌

이번 글에서는 코틀린을 사용한 코딩 테스트에서 자주 출제되는 알고리즘 문제를 하나 소개하고, 이를 해결하는 과정을 자세히 다루어보겠습니다. 코딩 테스트는 다양한 문제 해결 능력을 요구하는 중요한 수단으로 자리 잡고 있으며, 특정 알고리즘을 잘 이해하고 활용하는 것이 성공적인 코딩 테스트의 핵심입니다.

문제 설명

다음은 코팅 테스트에서 출제될 수 있는 일반적인 문제입니다.

문제: 두 수의 합

정수 배열 numbers와 정수 target가 주어집니다. 이때, numbers에 있는 두 수를 더한 값이 target과 같도록 만드는 두 수의 인덱스를 찾아 반환하는 함수를 작성하시오. 만약 해당하는 두 수가 없다면 -1을 반환합니다.

입력 예시

numbers = [2, 7, 11, 15]
target = 9

출력 예시

[0, 1]

문제 해결 접근 방식

이 문제를 해결하기 위해서는 다음과 같은 접근 방법을 사용할 수 있습니다.

1. 완전 탐색 (Brute Force)

가장 간단하면서도 직관적인 접근 방법은 두 개의 중첩 반복문을 사용하여 모든 가능한 두 수의 조합을 확인하는 것입니다. 그러나 이 방법은 시간 복잡도가 O(n^2)로 매우 비효율적입니다.

2. 해시맵을 이용한 접근

더 효율적인 방법은 해시맵(또는 딕셔너리)을 활용하는 것입니다. 이 방법은 시간 복잡도가 O(n)으로, 하나의 반복문만으로 문제를 해결할 수 있습니다.

• 각 수를 해시맵에 저장하면서, 현재 수와 더하여 target이 되는 수가 해시맵에 있는지를 확인합니다.
• 해시맵에는 각 수와 그 수의 인덱스를 저장합니다.

코틀린으로 구현하기

이제 앞서 설명한 해시맵을 이용한 접근 방법을 코틀린으로 구현해 보겠습니다.

fun twoSum(numbers: IntArray, target: Int): IntArray {
    val map = mutableMapOf()

    for (i in numbers.indices) {
        val complement = target - numbers[i]
        // complement가 map에 있는지 확인
        if (map.containsKey(complement)) {
            // 인덱스를 찾았으니 반환
            return intArrayOf(map[complement]!!, i)
        }
        // 현재 숫자와 인덱스를 저장
        map[numbers[i]] = i
    }
    // 해당하는 두 수가 없을 경우 -1 반환
    return intArrayOf(-1)
}

코드 설명

위 코드를 하나씩 살펴보겠습니다.

• fun twoSum(numbers: IntArray, target: Int): IntArray: 함수의 파라미터로 정수 배열과 목표 정수를 받습니다.
• val map = mutableMapOf(): 해시맵을 생성하여 각 숫자와 그 인덱스를 저장할 준비를 합니다.
• for (i in numbers.indices): 주어진 배열을 순회하여 각 원소의 인덱스를 가져옵니다.
• val complement = target - numbers[i]: 현재 숫자와 더하여 target이 되는 다른 숫자를 계산합니다.
• if (map.containsKey(complement)): 해시맵에 ‘complement’가 존재하는지 확인합니다.
• return intArrayOf(map[complement]!!, i): ‘complement’가 존재한다면, 두 수의 인덱스를 배열로 반환합니다.
• 마지막으로 현재 숫자와 그 인덱스를 해시맵에 추가하고, 반복을 계속합니다.

시간 복잡도 분석

이 알고리즘의 시간 복잡도는 O(n) 입니다. 이는 배열을 한 번 순회하면서 해시맵에 접근하는 데 상수 시간 복잡도를 가지기 때문입니다. 따라서, 입력 배열의 크기에 비례하여 수행 시간이 증가합니다. 공간 복잡도는 또한 O(n)인데, 이는 해시맵에 최악의 경우 모든 숫자가 저장될 수 있기 때문입니다.

정리

이번 포스트에서는 코틀린 알고리즘 문제를 하나 해결해 보았습니다. 해시맵을 활용하여 문제를 효율적으로 해결하는 방법을 살펴보았습니다. 이러한 문제들은 코딩 테스트에서 자주 출제되므로, 여러 문제를 풀어보면서 감각을 익히는 것이 중요합니다. 또한, 코틀린의 다양한 기능을 익히고 활용하는 것도 코딩 테스트 준비에 큰 도움이 될 것입니다.

마무리

다음 포스팅에서는 다른 알고리즘 주제를 다루어보도록 하겠습니다. 각종 알고리즘을 잘 알고 활용하는 것이 중요하니 꾸준한 연습을 통해 실력을 키워 나가길 바랍니다. 질문이나 의견이 있다면 댓글로 남겨주세요.

문제 설명

여행을 계획할 때, 우리는 여러 도시를 방문하고, 각 도시 사이를 이동하는데 필요한 시간과 비용을 고려해야 합니다. 아래와 같은 정보를 기반으로 최적의 여행 계획을 세우는 문제를 풀어보겠습니다.

문제: 여행 경로 최적화

당신은 N개의 도시와 각 도시 간의 이동 시간/비용을 나타낸 그래프가 주어집니다. 시작 도시에서 출발하여 모든 도시를 최소한의 시간 또는 비용으로 방문한 뒤 다시 시작 도시로 돌아오는 최적의 경로를 계산하는 프로그램을 작성하세요.

입력

• 첫 번째 줄에 도시의 개수 N (1 ≤ N ≤ 12) 가 주어집니다.
• 다음 N x N 크기의 행렬이 주어지며, 각 행렬 원소는 두 도시 간의 이동 시간(또는 비용)을 나타냅니다. 이동할 수 없는 경우는 모두 -1로 주어집니다.

출력

최소 이동 시간(또는 비용)을 출력합니다.

예제

문제 풀이 과정

1. 문제 이해하기

이 문제는 주어진 도시들 사이의 이동 시간을 최소화하는 경로를 찾는 문제입니다. 이는 일반적으로 외판원 문제(TSP, Traveling Salesman Problem)라고 불리며, NP-hard 문제입니다. 입력으로 주어진 그래프는 인접 행렬로 표현되어 있으며, 우리는 이 행렬을 바탕으로 최적의 경로를 탐색해야 합니다.

2. 접근 방법

이 문제를 해결하기 위해 DFS(Depth First Search)와 비트 마스킹을 사용한 동적 프로그래밍(DP) 기법을 결합할 것입니다. 비트 마스킹을 이용하면 현재 방문한 도시의 상태를 효율적으로 표현할 수 있고, 이를 통해 중복 계산을 피할 수 있습니다.

3. 코틀린 구현

        
        fun findMinCost(graph: Array, visited: Int, pos: Int, n: Int, memo: Array): Int {
            // 모든 도시를 방문한 경우
            if (visited == (1 shl n) - 1) {
                return graph[pos][0] // 시작 도시로 돌아가면
            }

            // 메모이제이션 체크
            if (memo[visited][pos] != -1) {
                return memo[visited][pos]
            }

            var ans = Int.MAX_VALUE

            // 모든 도시 탐색
            for (city in 0 until n) {
                // 방문하지 않았고 이동 가능하다면
                if ((visited and (1 shl city)) == 0 && graph[pos][city] != -1) {
                    val newCost = graph[pos][city] + findMinCost(graph, visited or (1 shl city), city, n, memo)
                    ans = Math.min(ans, newCost)
                }
            }

            // 메모이제이션 저장
            memo[visited][pos] = ans
            return ans
        }

        fun tsp(graph: Array, n: Int): Int {
            // 초기화
            val memo = Array(1 shl n) { IntArray(n) { -1 } }
            return findMinCost(graph, 1, 0, n, memo)
        }

        fun main() {
            val graph = arrayOf(
                intArrayOf(0, 10, 15, 20),
                intArrayOf(10, 0, -1, 25),
                intArrayOf(15, -1, 0, 30),
                intArrayOf(20, 25, 30, 0)
            )
            val n = graph.size
            val result = tsp(graph, n)
            println("최소 이동 비용: $result")
        }
        
    

4. 코드 설명

위 코드는 여행 경로를 최적화하는 알고리즘의 전체적인 흐름을 보여줍니다. 주요 부분은 다음과 같습니다:

• findMinCost: 현재 도시와 방문한 도시의 상태를 파라미터로 받아 최소 비용을 재귀적으로 계산합니다.
• tsp: 비트 마스킹과 메모이제이션을 통해 전반적인 최소 비용을 계산합니다.

5. 성능 분석

이 코드는 도시의 개수가 N일 때 O(N^2 * 2^N)의 시간 복잡도를 가지며, 이는 모든 경로를 탐색하는 DFS의 성격과 비트 마스킹으로 방문 상태를 저장하는 특성 덕분입니다. 도시의 수가 12 이하인 범위 내에서는 실제로 실행 가능하므로, 이 문제는 적당한 크기의 입력에 대해서는 효율적으로 수행할 수 있습니다.

결론

여행 계획 짜기 알고리즘 문제를 통해 DFS와 비트 마스킹을 활용한 동적 프로그래밍 기법의 어떻게 활용할 수 있는지를 알아보았습니다. 실제 코딩 테스트 및 알고리즘 문제에서 유용하게 적용할 수 있는 기술이므로, 꼭 마스터하시기 바랍니다. 앞으로도 다양한 문제를 통해 알고리즘 능력을 지속적으로 향상시키세요!

안녕하세요, 코딩테스트 강좌에 오신 것을 환영합니다. 오늘은 흥미롭고 도전적인 알고리즘 문제 ‘신기한 소수 찾기’를 해결해 보겠습니다. 이 문제는 주어진 범위 내에서 신기한 소수를 찾아내는 것입니다. 신기한 소수는 특정한 성질을 가지는 소수를 의미하며, 이를 통해 코딩테스트에 필요한 알고리즘적 사고를 기를 수 있습니다.

문제 설명

주어진 정수 N이 있을 때, 1부터 N까지의 모든 소수 중에서 그 소수가 신기한 소수인지 판단하는 프로그램을 작성하시오. 신기한 소수는 다음과 같은 조건을 만족해야 합니다:

• 소수 p의 모든 자릿수의 합이 또 다른 소수 q이어야 한다.
• p의 모든 자릿수를 더하고, 이 합이 소수인 경우에만 신기한 소수로 인정한다.

예를 들어, 13의 경우 자릿수의 합은 1 + 3 = 4 이며, 4는 소수가 아니므로 13은 신기한 소수가 아닙니다. 하지만, 29의 경우 자릿수의 합은 2 + 9 = 11이고, 11은 소수이므로 29는 신기한 소수로 인정됩니다.

입력 및 출력 형식

입력:

• 첫 번째 줄에 정수 N (1 ≤ N ≤ 1000)이 주어진다.

출력:

• N 이하의 신기한 소수를 오름차순으로 출력하시오.

문제 해결 전략

이 문제를 해결하기 위해서는 몇 가지 단계가 필요합니다:

1. 1부터 N까지의 소수를 생성합니다.
2. 각 소수에 대해 자릿수의 합을 계산합니다.
3. 계산한 자릿수의 합이 소수인지 확인합니다.
4. 신기한 소수를 모아 출력합니다.

알고리즘 구현

이제 알고리즘을 코드로 구현해 보겠습니다. 코틀린을 사용하여 이 문제를 해결하겠습니다. 아래의 코드에서 구현한 방식은 함수형 프로그래밍 스타일을 유지하며, 깔끔하게 작성하는 것을 목표로 하였습니다.

fun main() {
    val n = readLine()!!.toInt()
    val primes = generatePrimes(n)
    val curiousPrimes = mutableListOf()

    for (prime in primes) {
        if (isCuriousPrime(prime)) {
            curiousPrimes.add(prime)
        }
    }

    println(curiousPrimes.joinToString(" "))
}

fun generatePrimes(n: Int): List {
    val isPrime = BooleanArray(n + 1) { true }
    isPrime[0] = false
    isPrime[1] = false

    for (i in 2..Math.sqrt(n.toDouble()).toInt()) {
        if (isPrime[i]) {
            for (j in i * i..n step i) {
                isPrime[j] = false
            }
        }
    }

    return (2..n).filter { isPrime[it] }
}

fun sumOfDigits(prime: Int): Int {
    return prime.toString().map { it.toString().toInt() }.sum()
}

fun isCuriousPrime(prime: Int): Boolean {
    val sum = sumOfDigits(prime)
    return isPrime(sum)
}

fun isPrime(num: Int): Boolean {
    if (num < 2) return false
    for (i in 2..Math.sqrt(num.toDouble()).toInt()) {
        if (num % i == 0) return false
    }
    return true
}

코드 설명

위의 코드를 단계별로 설명하겠습니다.

main 함수

프로그램의 진입점인 메인 함수에서는 사용자의 입력을 받고, 신기한 소수를 찾기 위한 함수를 호출합니다. 입력된 N값에 대해 소수를 생성하고, 각 소수에 대해 신기한 소수의 조건을 체크하여 결과를 리스트에 저장합니다.

generatePrimes 함수

이 함수는 주어진 N값까지 소수를 생성합니다. 에라토스테네스의 체 알고리즘을 사용하여 소수를 효율적으로 구하고, Boolean 배열을 통해 소수 여부를 체크합니다. 최종적으로 발견된 소수 리스트를 반환합니다.

sumOfDigits 함수

이 함수는 입력된 소수의 각 자릿수를 더한 후 그 합을 반환합니다. 문자열 변환과 매핑을 통해 각 자릿수를 정수로 바꾸고 합계를 계산합니다.

isCuriousPrime 함수

이 함수는 주어진 소수에 대해 자릿수의 합을 계산하고, 이 합이 소수인지 확인합니다. 이를 통해 신기한 소수를 판별합니다.

isPrime 함수

주어진 숫자가 소수인지 판별하는 함수입니다. 소수의 정의에 따라 2 이상인 경우에만 확인을 하고, 2부터 숫자의 제곱근까지 나눗셈을 통한 판별을 진행합니다.

실행 예시

주어진 예시로, N이 30일 경우 실행 결과는 다음과 같습니다:

2 3 5 11 23

마무리

오늘은 ‘신기한 소수 찾기’ 문제를 해결하며, 소수 및 자릿수의 합에 대한 이해를 높였습니다. 이 과정을 통해 코틀린을 활용한 알고리즘적 사고를 배울 수 있었고, 실제 코딩테스트에서도 적용할 수 있는 유용한 기법을 익혔습니다. 다음 시간에는 또 다른 흥미로운 알고리즘 문제를 다루어 보도록 하겠습니다. 감사합니다!

추가 학습 자료:

• Kotlin 공식 문서
• 백준 온라인 저지
• Codeforces

코딩 테스팅에서 문제를 해결하는 것은 단순히 올바른 답안을 제시하는 것을 넘어, 그 답안을 얼마나 효율적으로 계산할 수 있는지를 이해하는 것이 중요합니다. 시간 복잡도는 알고리즘의 성능을 분석하는 데 핵심적인 요소입니다. 이번 포스팅에서는 코틀린을 활용하여 실제 알고리즘 문제를 풀고, 이 문제의 시간 복잡도를 분석해 보겠습니다.

문제: 두 개의 정수 배열에서 두 번째 큰 수 찾기

다음은 우리에게 주어진 문제입니다:

문제 설명: 두 개의 정수 배열이 주어졌을 때, 이 두 배열의 요소들 중 두 번째로 큰 수를 찾아 반환하시오. 두 배열은 모두 동일한 크기를 가지고 있으며, 모든 요소는 서로 다릅니다.

입력

• 첫 번째 배열: [3, 1, 4, 5, 9]
• 두 번째 배열: [2, 6, 5, 3, 7]

출력

두 개의 배열에서 두 번째로 큰 수: 7

접근 방법

이 문제를 해결하기 위해서는 두 배열의 모든 요소를 합쳐서 정렬한 다음, 두 번째로 큰 수를 찾아야 합니다. 하지만 단순히 정렬하는 방식은 시간 복잡도가 O(n log n)으로 높아질 수 있습니다. 따라서, O(n) 시간 복잡도로 해결할 수 있는 방법을 고민해봐야 합니다.

알고리즘 설계

1. 두 배열을 하나의 리스트로 합쳐준다.

2. 리스트에서 최대값과 최대값과 동일하지 않은 가장 큰 값을 찾아 두 번째로 큰 수를 결정한다.

이 접근법은 리스트를 한 번 돌면서 최대값을 찾고, 그 다음에 두 번째 최대값을 찾기 때문에 시간 복잡도는 O(n)입니다.

코드 구현

fun findSecondLargest(array1: IntArray, array2: IntArray): Int? {
    val combinedArray = array1 + array2
    var max = Int.MIN_VALUE
    var secondMax = Int.MIN_VALUE

    for (number in combinedArray) {
        if (number > max) {
            secondMax = max
            max = number
        } else if (number > secondMax && number != max) {
            secondMax = number
        }
    }
    return if (secondMax != Int.MIN_VALUE) secondMax else null
}

// 사용 예시
fun main() {
    val array1 = intArrayOf(3, 1, 4, 5, 9)
    val array2 = intArrayOf(2, 6, 5, 3, 7)

    val result = findSecondLargest(array1, array2)
    println("두 번째로 큰 수: $result")
}

시간 복잡도 분석

위 코드는 두 배열을 합쳐서 새로운 배열을 만들고, 이를 한 번 순회하면서 최대값과 두 번째 최대값을 찾습니다. 따라서, 전체 시간 복잡도는 다음과 같이 계산됩니다:

• 배열 합치기: O(n)
• 최대값 찾기: O(n)

그러므로 전체 시간 복잡도는 O(n)입니다.

결론

이번 포스팅에서는 코틀린을 활용하여 알고리즘 문제를 해결하는 방법과, 시간 복잡도를 효율적으로 분석하는 방법에 대해 알아보았습니다. 알고리즘을 설계할 때는 최적의 성능을 고려하는 것이 중요하며, 이러한 접근 방식을 익히면 더 복잡한 문제를 해결하는 데도 유용합니다.

앞으로도 다양한 코틀린 코딩테스트 문제를 해결하며 알고리즘의 깊이를 더해가길 바랍니다.