[Python] 보석 쇼핑 / 투 포인터, dict get

문제 설명

[본 문제는 정확성과 효율성 테스트 각각 점수가 있는 문제입니다.]

개발자 출신으로 세계 최고의 갑부가 된 어피치는 스트레스를 받을 때면 이를 풀기 위해 오프라인 매장에 쇼핑을 하러 가곤 합니다.
어피치는 쇼핑을 할 때면 매장 진열대의 특정 범위의 물건들을 모두 싹쓸이 구매하는 습관이 있습니다.
어느 날 스트레스를 풀기 위해 보석 매장에 쇼핑을 하러 간 어피치는 이전처럼 진열대의 특정 범위의 보석을 모두 구매하되 특별히 아래 목적을 달성하고 싶었습니다.
진열된 모든 종류의 보석을 적어도 1개 이상 포함하는 가장 짧은 구간을 찾아서 구매

예를 들어 아래 진열대는 4종류의 보석(RUBY, DIA, EMERALD, SAPPHIRE) 8개가 진열된 예시입니다.

 

진열대 번호	1	2	3	4	5	6	7	8
보석 이름	DIA	RUBY	RUBY	DIA	DIA	EMERALD	SAPPHIRE	DIA

 

진열대의 3번부터 7번까지 5개의 보석을 구매하면 모든 종류의 보석을 적어도 하나 이상씩 포함하게 됩니다.

진열대의 3, 4, 6, 7번의 보석만 구매하는 것은 중간에 특정 구간(5번)이 빠지게 되므로 어피치의 쇼핑 습관에 맞지 않습니다.

진열대 번호 순서대로 보석들의 이름이 저장된 배열 gems가 매개변수로 주어집니다. 이때 모든 보석을 하나 이상 포함하는 가장 짧은 구간을 찾아서 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.
가장 짧은 구간의 시작 진열대 번호와 끝 진열대 번호를 차례대로 배열에 담아서 return 하도록 하며, 만약 가장 짧은 구간이 여러 개라면 시작 진열대 번호가 가장 작은 구간을 return 합니다.

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제한사항

• gems 배열의 크기는 1 이상 100,000 이하입니다.
  • gems 배열의 각 원소는 진열대에 나열된 보석을 나타냅니다.
  • gems 배열에는 1번 진열대부터 진열대 번호 순서대로 보석이름이 차례대로 저장되어 있습니다.
  • gems 배열의 각 원소는 길이가 1 이상 10 이하인 알파벳 대문자로만 구성된 문자열입니다.

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입출력 예

 

gems	result
["DIA", "RUBY", "RUBY", "DIA", "DIA", "EMERALD", "SAPPHIRE", "DIA"]	[3, 7]
["AA", "AB", "AC", "AA", "AC"]	[1, 3]
["XYZ", "XYZ", "XYZ"]	[1, 1]
["ZZZ", "YYY", "NNNN", "YYY", "BBB"]	[1, 5]

 

입출력 예 #1
문제 예시와 같습니다.

 

입출력 예 #2
3종류의 보석(AA, AB, AC)을 모두 포함하는 가장 짧은 구간은 [1, 3], [2, 4]가 있습니다.
시작 진열대 번호가 더 작은 [1, 3]을 return 해주어야 합니다.

 

입출력 예 #3
1종류의 보석(XYZ)을 포함하는 가장 짧은 구간은 [1, 1], [2, 2], [3, 3]이 있습니다.
시작 진열대 번호가 가장 작은 [1, 1]을 return 해주어야 합니다.

 

입출력 예 #4
4종류의 보석(ZZZ, YYY, NNNN, BBB)을 모두 포함하는 구간은 [1, 5]가 유일합니다.
그러므로 [1, 5]를 return 해주어야 합니다.

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풀이

보통 효율성을 테스트하는 문제는 O(n)으로 해결 가능하다.

 

그래서 처음 접근법은 시간 초과가 났다.

완전 탐색 시간복잡도: O(n^2) / 리스트 슬라이싱: 객체 k를 조회해야 하므로 O(k)

# **** 오답: 테케 11~15 시간 초과****

def solution(gems):
    species = len(set(gems))
    answer = []
    temp = 9999
    for i in range(0, len(gems)- species+1):
        for j in range(min(i+species-1, i+1), len(gems)):
            #print(i+1, j+1, set(gems[i:j]), set(gems))
            if len(set(gems[i:j+1])) == species:
                if j-i < temp:
                    answer = [i+1, j+1]
                    temp = j-i
    return answer

 

 

투포인터를 사용하면 O(n)으로 문제 해결이 가능하다.

def solution(gems):
    '''
    진열된 모든 종류의 보석을 적어도 1개 이상 포함하는 가장 짧은 구간
    
    <input>
    gems: 보석 배열
    
    <output>
    [시작 idx, 마지막 idx]
    
    <idea>
    1. dict 사용 / dic[보석 이름] = 빈도수
    2. 투 포인터(l,r) : 
        l,r은 0에서 시작해서 끝점이 증가하면서 구간을 느려가고, 시작점이 증가하면서 구간을 줄여나간다
       - 포인터가 범위 벗어나면 종료
       - map 안의 보석 종류 개수 확인
       - 전체 보석 종류와 일치하면 l 증가
       - 보석 종류가 부족하면 r 증가
    '''
    species = len(set(gems))
    N = len(gems)
    answer = [0, N-1]
    dic = {} # 구간에 포함된 보석
    dic[gems[0]] = 1
    l, r = 0, 0

    while 0<= l< N and 0<= r < N:
        if len(dic) < species: # 1. 보석 부족 => 끝점 이동
            r += 1 # 시작하자마자 r을 옮겨서 gems[0]은 추가 못함
            if r == N:
                break
            dic[gems[r]] = dic.get(gems[r], 0) + 1 
            # get: dict에 gems[r]이 있으면 gems[r] 반환, 없으면 0 반환
            
        else: #if len(dic) == species / 2. 전체 보석 종류와 일치 - 길이 비교
            if r-l < answer[1]- answer[0]: # 1-1. 최소 길이면 갱신
                answer = [l,r]
            # 1-2. 최소 길이 아니면 l 이동
            if dic[gems[l]] == 1: # 원소 삭제할 때 1개 존재하는 거 주의
                del dic[gems[l]]
            else:
                dic[gems[l]] -= 1
            l += 1
        
        
    return [answer[0]+1, answer[1]+1]

 

투포인터은 아래 그림으로 간단하게 설명 가능하다.

[F, A,B,D,C,E] 라는 리스트에서 원소 A,B,C를 포함하는 시작 idx(1)와 끝 idx(4)를 찾고 싶다고 할 때

 

1. A,B,C가 모두 포함될 때까지 end를 이동한다 (idx 증가)

2. A, B,C가 여전히 포함될 때까지 start를 이동한다 (idx 증가)

최소 길이라는 조건은 이전까지 계산한 end-start의 길이와 비교하면서 갱신해 나가면 된다.

 

📝

dict get

특정 key에 대한 value 값을 리턴한다

dict['키 값']과 유사한데 dict['키 값']는 키가 딕셔너리에 없을 때 에러(KeyError)를 리턴하는 반면,

get()는 키가 딕셔너리에 없을 때 None을 리턴한다.

scores = {"감자": 90, "고구마": 85, "호박": 80}
a = scores.get("가지")  # None
b = scores["가지"] # KeyError (코드가 안 돌아감)

 

그리고 get을 사용하면 해당 key가 없었을 때 반환할 값도 지정할 수 있다.

scores = {"감자": 90, "고구마": 85, "호박": 80}
if '가지' in scores:
    c = scores['가지']
else:
    c = '100'
print(c) #100

위와 같은 코드를 아래 한 줄로 구현 가능하다. 헷갈리지 말아야 할 점은 딕셔너리로부터 값을 불러올 때 쓰는 거지 딕셔너리에 원소를 추가하거나 수정하는 게 아니라는 점이다.

scores = {"감자": 90, "고구마": 85, "호박": 80}
c= scores.get('가지', 100)
print(c) #100
print(scores) #{'감자': 90, '고구마': 85, '호박': 80}

 

그리고 만약 딕셔너리에 존재하는 값을 부르면 당연히 존재하는 value값을 불러온다

scores = {"감자": 90, "고구마": 85, "호박": 80}
c= scores.get('감자', 100)
print(c) #90

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다른 풀이

똑같이 투 포인터를 사용한 코드이지만 디테일이 다르다

def solution(gems):
    answer = []
    gems_type = len(set(gems)) # 보석 종류 수
    gems_dict = {} # 보석 dictionary

    left, right = 0, 0 # 투 포인터 정의
    length = len(gems)+1 # 보석 구간

    while right < len(gems): # 포인터가 범위 안에 있을 때
        # 보석 dict에 정보 저장
        if gems[right] not in gems_dict: 
            gems_dict[gems[right]] = 1
        else: 
            gems_dict[gems[right]] += 1

        right += 1 
        
        # 범위 안에 모든 보석이 존재할 경우
        if len(gems_dict) == gems_type: 
            while left < right:
                if gems_dict[gems[left]] > 1:  # 딕셔너리에 한개 이상 존재하면 범위 좁혀보기
                    gems_dict[gems[left]] -= 1  
                    left += 1  
                elif right-left < length: # 범위가 더 짧다면 answer 업데이트
                    length = right-left
                    answer = [left+1, right]
                    break
                else:
                    break

    return answer