[백준/BOJ] 7662번 이중 우선순위 큐 코틀린 풀이

https://www.acmicpc.net/problem/7662

 

문제

이중 우선순위 큐(dual priority queue)는 전형적인 우선순위 큐처럼 데이터를 삽입, 삭제할 수 있는 자료 구조이다. 전형적인 큐와의 차이점은 데이터를 삭제할 때 연산(operation) 명령에 따라 우선순위가 가장 높은 데이터 또는 가장 낮은 데이터 중 하나를 삭제하는 점이다. 이중 우선순위 큐를 위해선 두 가지 연산이 사용되는데, 하나는 데이터를 삽입하는 연산이고 다른 하나는 데이터를 삭제하는 연산이다. 데이터를 삭제하는 연산은 또 두 가지로 구분되는데 하나는 우선순위가 가장 높은 것을 삭제하기 위한 것이고 다른 하나는 우선순위가 가장 낮은 것을 삭제하기 위한 것이다.

정수만 저장하는 이중 우선순위 큐 Q가 있다고 가정하자. Q에 저장된 각 정수의 값 자체를 우선순위라고 간주하자.

Q에 적용될 일련의 연산이 주어질 때 이를 처리한 후 최종적으로 Q에 저장된 데이터 중 최댓값과 최솟값을 출력하는 프로그램을 작성하라.

입력

입력 데이터는 표준입력을 사용한다. 입력은 T개의 테스트 데이터로 구성된다. 입력의 첫 번째 줄에는 입력 데이터의 수를 나타내는 정수 T가 주어진다. 각 테스트 데이터의 첫째 줄에는 Q에 적용할 연산의 개수를 나타내는 정수 k (k ≤ 1,000,000)가 주어진다. 이어지는 k 줄 각각엔 연산을 나타내는 문자(‘D’ 또는 ‘I’)와 정수 n이 주어진다. ‘I n’은 정수 n을 Q에 삽입하는 연산을 의미한다. 동일한 정수가 삽입될 수 있음을 참고하기 바란다. ‘D 1’는 Q에서 최댓값을 삭제하는 연산을 의미하며, ‘D -1’는 Q 에서 최솟값을 삭제하는 연산을 의미한다. 최댓값(최솟값)을 삭제하는 연산에서 최댓값(최솟값)이 둘 이상인 경우, 하나만 삭제됨을 유념하기 바란다.

만약 Q가 비어있는데 적용할 연산이 ‘D’라면 이 연산은 무시해도 좋다. Q에 저장될 모든 정수는 -231 이상 231 미만인 정수이다.

출력

출력은 표준출력을 사용한다. 각 테스트 데이터에 대해, 모든 연산을 처리한 후 Q에 남아 있는 값 중 최댓값과 최솟값을 출력하라. 두 값은 한 줄에 출력하되 하나의 공백으로 구분하라. 만약 Q가 비어있다면 ‘EMPTY’를 출력하라.

 

 

 

골드4로 로직 자체는 쉽게 생각해낼 수 있었다.

최대, 최솟값을 찾기 위해 sort(), min, max() 등을 활용하면 시간 초과가 난다.

"이중 우선순위 큐"라는 문제 제목에서 힌트를 얻을 수 있듯이, 우선순위 큐를 두개 사용하면 된다.

최대 우선순위 큐와 최소 우선순위 큐 두개를 두고, Insert할 때마다 두 큐에 저장한다.

이 때, 최대값을 삭제할 때 최소 우선순위 큐에는 남아있다는 문제가 있다.

그래서 특정 수가 큐에 존재하는 수를 저장하는 맵을 두어서 해결했다. (Map<특정 수, 개수>)

이 맵을 통해 우선순위 큐에 값이 존재하는지를 판단하고, 올바른 값을 삭제한다.

 

자바로 알고리즘을 풀다가 코틀린으로 언어를 바꾸게 되면서, 간과했던 부분들이 몇개 있어서 따로 포스팅해본다.

 

간과한 부분 1

     val map = HashMap<Int, Int>() // before
     val map = mutableMapOf<Int, Int>() // after

자바에서 일반적으로 사용하는 HashMap과 코틀린에서 일반적으로 사용하는 mapOf(), mutableMapOf()는 다르다.

코틀린에서는 내부적으로 자바의 LinkedHashMap을 사용한다.

그래서 기능 구현을 할 때 순서가 항상 보장되었기 때문에 편리하게 사용했지만, LinkedHashMap이 HashMap보다 느리다.

원소가 삽입된 순서를 계속해서 보장해야 하기 때문이다. 

성능 상 큰 차이는 없기 때문에 코틀린에서 내부적으로 LinkedHashMap을 사용하고 있는 것으로 알고 있다.

그런데 알고리즘에서는 아주 약간의 연산으로 맞을 수도 있고, 틀릴 수도 있다.

이제 알고리즘 풀 때는 항상 명시적으로 HashMap을 사용해야겠다고 느꼈다.

 

간과한 부분 2

        val pq1 = PriorityQueue<Int> { o1, o2 -> o2 - o1 } // before
        val pq1 = PriorityQueue<Int>(Collections.reverseOrder()) // after

최대 우선순위 큐를 선언하기 위해 Comparator를 람다로 넣어주었다.

그런데 o2 - o1에서 빼기 연산을 해주고 있다. 빼기 연산이 왜 문제일까?

문제에서 "Q에 저장될 모든 정수는 -2^31 이상 2^31 미만인 정수이다."라는 제약 조건이 있다.

만약 Int의 MIN_VALUE와 Int의 MAX_VALUE를 비교해야 하는 상황이면?

Comparator에서 Int.MAX_VALUE - Int.MIN_VALUE를 수행하게 된다.

Int.MAX_VALUE - Int.MIN_VALUE의 결과값은 Int의 범위를 벗어나게 되고,

올바르지 않은 값이 들어가 우선순위 큐도 제대로 정렬되지 않는다.

 

빼기 연산이 아닌 부등호를 통해 값을 비교하거나, 자바의 Collections.reverseOrder()를 사용해서 해결한다.

내림차순 Comparator 구현 시 Collections.reverseOrder()를 사용하는 습관을 들여야겠다.

(이건 코틀린으로 언어를 바꿔서 생긴 이슈가 아닌.. 알고리즘을 오랜만에 풀어서 감을 잃어버린 이슈 ㄷㄷ)

 

 

전체 코드

import java.util.Collections
import java.util.PriorityQueue

fun main() = with(System.`in`.bufferedReader()) {
    val t = readLine().toInt()
    val sb = StringBuilder()
    repeat(t) {
        val n = readLine().toInt()
        val map = HashMap<Int, Int>()
        val pq1 = PriorityQueue<Int>(Collections.reverseOrder())
        val pq2 = PriorityQueue<Int>()
        repeat(n) {
            val (oper, tmp) = readLine().split(" ")
            val num = tmp.toInt()
            if (oper == "I") {
                map[num] = map.getOrDefault(num, 0) + 1
                pq1.offer(num)
                pq2.offer(num)
            } else {
                if (map.isNotEmpty()) {
                    map.removePQ(if (num == 1) pq1 else pq2)
                }
            }
        }
        if (map.isEmpty()) {
            sb.append("EMPTY").append('\n')
        } else {
            val max = map.removePQ(pq1)
            val min = if (map.isEmpty()) max else map.removePQ(pq2)
            sb.append("$max $min").append('\n')
        }
    }
    println(sb)
}

fun HashMap<Int, Int>.removePQ(pq: PriorityQueue<Int>): Int {
    while (true) {
        val num = pq.poll()
        val value = this[num]
        if (value != null) {
            if (value == 1) {
                this.remove(num)
            } else {
                this[num] = value - 1
            }
            return num
        }
    }
}