[Algorithm] 구현

2. 구현

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개념

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구현(implementation)이란 ‘머릿속에 있는 알고리즘을 소스코드로 바꾸는 과정’이다. 어떤 문제를 풀든 소스코드를 작성하는 과정은 필수이므로 구현 문제 유형을 모든 범위의 코딩테스트 문제 유형을 포함한다.

우리가 알고리즘 문제를 해결할 때, 문제를 읽고 풀이 방법을 고민한다. 이 생각해낸 문제 풀이 방법을 우리가 원하는 언어로 정확히 구현해냈을 때 정답 처리를 받을 수 있다.

• 완전 탐색: 모든 경우의 수를 계산하는 해결 방법
• 시뮬레이션: 문제에서 제시한 알고리즘을 한 단계씩 차례로 직접 수행해야 하는 문제 유형

메모리 제약 사항

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대체로 코딩 테스트에서는 128 ~ 512MB로 메모리를 제한한다. 파이썬에서 int 자료형 데이터의 개수에 따른 메모리 사용량은 아래와 같으며, 이를 고려하여 코드를 작성해야 한다.

하지만 대회 문제가 아니라면 복잡한 최적화를 요구하지 않는 것이 일반적이므로, 코딩 테스트에서는 “메모리 사용량 제한보다 더 적은 크기의 메모리를 사용해야 한다”는 정도만 기억하면 된다.

데이터의 개수	메모리 사용량
1,000	약 4KB
1,000,000	약 4MB
1,000,000,000	약 40MB

구현 문제에 접근하는 방법

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보통 구현 유형의 문제는 사소한 입력 조건들을 명시하며 문제의 길이가 긴 편이다. 고차원적인 사고력을 요구하는 문제는 잘 나오지 않는 편이라 문법에 익숙하다면 쉽게 풀 수 있다.

API 개발 문제 또한 구현 문제와 상당히 맞닿아 있다. 예를 들어 카카오 공채 때 API 개발 문제가 출제된 적이 있는데, 이때 카카오 문제 풀이 서버와 통신하는 프로그램 모듈을 작성해야 했다. 이는 알고리즘 문제와 별개로 웹 서버나 데이터 분석에 대한 기초 지식도 필요하다.

예제

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코딩 테스트나 알고리즘 대회에서 가장 난이도가 낮은 1~2번 문제는 대부분 그리디 알고리즘이나 구현 문제이다. 이 두 유형이 논리적 사고력을 확인할 수 있는 가장 기본 난이도의 문제로 적합하기 때문이다.

[출처: 이것이 취업을 위한 코딩 테스트다] 게임 개발

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문제

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현민이는 게임 캐릭터가 맵 안에서 움직이는 시스템을 개발 중이다. 캐릭터가 있는 장소는 1 X 1 크기의 정사각형으로 이뤄진 N X M 크기의 직사각형으로, 각각의 칸은 육지 또는 바다이다. 캐릭터는 동서남북 중 한 곳을 바라본다.

맵의 각 칸은 (A, B)로 나타낼 수 있고, A는 북쪽으로부터 떨어진 칸의 개수, B는 서쪽으로부터 떨어진 칸의 개수이다. 캐릭터는 상하좌우로 움직일 수 있고, 바다로 되어 있는 공간에는 갈 수 없다. 캐릭터의 움직임을 설정하기 위해 정해 놓은 매뉴얼은 이러하다.

1. 현재 위치에서 현재 방향을 기준으로 왼쪽 방향(반시계 방향으로 90도 회전한 방향)부터 차례대로 갈 곳을 정한다.
2. 캐릭터의 바로 왼쪽 방향에 아직 가보지 않은 칸이 존재한다면, 왼쪽 방향으로 횐전한 다음 왼쪽으로 한 칸을 전진한다. 왼쪽 방향에 가보지 않은 칸이 없다면, 왼쪽 방향으로 회전만 수행하고 1단계로 돌아간다.
3. 만약 네 방향 모두 이미 가본 칸이거나 바다로 되어 있는 칸인 경우에는, 바라보는 방향을 유지한 채로 한 칸 뒤로 가고 1단계로 돌아간다. 단, 이때 뒤쪽 방향이 바다인 칸이라 뒤로 갈 수 없는 경우에는 움직임을 멈춘다.

현민이는 위 과정을 반복적으로 수행하면서 캐릭터의 움직임에 이상이 있는지 테스트하려고 한다. 메뉴얼에 따라 캐릭터를 이동시킨 뒤에, 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력하는 프로그램을 만드시오.

입력

첫째 줄에 맵의 세로 크기 N과 가로 크기 M을 공백으로 구분하여 입력한다.

(3 <= N, M <= 50)

둘째 줄에 게임 캐릭터가 있는 칸의 좌표 (A, B)와 바라보는 방햔 d가 각각 서로 공백으로 구분하여 주어진다. 방향 d의 값으로는 다음과 같이 4가지가 존재한다.

0 : 북쪽

1 : 동쪽

2 : 남쪽

3 : 서쪽

셋째 줄부터 맵이 육지인지 바다인지에 대한 정보가 주어진다. N개의 줄에 맵의 상태가 북쪽부터 남쪽 순서대로, 각 줄의 데이터는 서쪽부터 동쪽 순서대로 주어진다. 맵의 외각은 항상 바다로 되어 있다.

0 : 육지

1 : 바다

처음에 게임 캐릭터가 위치한 칸의 상태는 항상 육지이다.

출력

첫째 줄에 이동을 마친 후 캐릭터가 방문한 칸의 수를 출력한다.

입력 예시

4 4

1 1 0 // (1, 1)에 북쪽(0)을 바라보고 서 있는 캐릭터

1 1 1 1

1 0 0 1

1 1 0 1

1 1 1 1

출력 예시

3

문제 해설

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전형적인 시뮬레이션 문제이다. 별도의 알고리즘이 필요하진 않으며, 문제에서 요구하는 내용을 오류 없이 구현하면 된다. 다만, 문제가 길고 문제를 바르게 이해하여 소스코드로 옮기는 과정이 쉽지 않으며, 이러한 문제를 잘 풀 수 있도록 반복적인 숙달이 필요하다.

• 일반적으로 방향(Direction)을 설정해서 이동하는 문제의 경우 dx, dy라는 별도의 리스트를 만들어 방향을 정하는 것이 효과적이다.
• 파이썬에서 2차원 리스트를 선언할 때는 컴프리헨션을 이용하는 것이 효율적이다.
• 코드 정답은 아래와 같다.

n, m = map(int, input().split())

# 방문 위치를 저장하기 위한 맵 생성 & 0으로 초기화
d = [[0] * m for _ in range(n)]
# current X,Y, direction
x, y, direction = map(int, input().split())
d[x][y] = 1  # visited

# entire map info
array = []
for i in range(n):
    array.append(list(map(int, input().split())))

# 북 동 남 서 정의
dx = [-1, 0, 1, 0]
dy = [0, 1, 0, -1]

# turn left function
def turn_left():
    global direction
    direction -= 1
    if direction == -1:
        direction = 3

# start simulation
count = 1
turn_time = 0

while True:
    turn_left()  # 항상 왼쪽으로 돈다.
    nx = x + dx[direction]
    ny = y + dy[direction]

    # 회전한 이후 정면에 가보지 않은 칸이 존재 || 육지인 경우 -> 이동
    if d[nx][ny] == 0 and array[nx][ny] == 0:
        d[nx][ny] = 1  # visited
        x = nx
        y = ny
        count += 1
        turn_time = 0  # init
        continue
    # 회전한 이후 정면에 가보지 않은 칸이 없거나 || 바다인 경우
    else:
        turn_time += 1  # 회전수 +1

    # 네 방향 모두 막혀 갈 수 없는 경우
    if turn_time == 4:
        nx = x - dx[direction]
        ny = y - dy[direction]
        # 뒤로 갈 수 있으면 이동하기(nx,ny값을 x,y에 update)
        if array[nx][ny] == 0:
            x = nx
            y = ny
        # 뒤가 바다라서 갈 수 없음
        else:
            break
        turn_time = 0
print(count)