프로그래머스 코딩테스트 연습 - 자물쇠와 열쇠 (구현, 배열)

# 주소

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/60059

프로그래머스

# 문제

문제 설명

고고학자인 "튜브"는 고대 유적지에서 보물과 유적이 가득할 것으로 추정되는 비밀의 문을 발견하였습니다. 그런데 문을 열려고 살펴보니 특이한 형태의 자물쇠로 잠겨 있었고 문 앞에는 특이한 형태의 열쇠와 함께 자물쇠를 푸는 방법에 대해 다음과 같이 설명해 주는 종이가 발견되었습니다.

잠겨있는 자물쇠는 격자 한 칸의 크기가 1 x 1인 N x N 크기의 정사각 격자 형태이고 특이한 모양의 열쇠는 M x M 크기인 정사각 격자 형태로 되어 있습니다.

자물쇠에는 홈이 파여 있고 열쇠 또한 홈과 돌기 부분이 있습니다. 열쇠는 회전과 이동이 가능하며 열쇠의 돌기 부분을 자물쇠의 홈 부분에 딱 맞게 채우면 자물쇠가 열리게 되는 구조입니다. 자물쇠 영역을 벗어난 부분에 있는 열쇠의 홈과 돌기는 자물쇠를 여는 데 영향을 주지 않지만, 자물쇠 영역 내에서는 열쇠의 돌기 부분과 자물쇠의 홈 부분이 정확히 일치해야 하며 열쇠의 돌기와 자물쇠의 돌기가 만나서는 안됩니다. 또한 자물쇠의 모든 홈을 채워 비어있는 곳이 없어야 자물쇠를 열 수 있습니다.

열쇠를 나타내는 2차원 배열 key와 자물쇠를 나타내는 2차원 배열 lock이 매개변수로 주어질 때, 열쇠로 자물쇠를 열수 있으면 true를, 열 수 없으면 false를 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.

제한사항

• key는 M x M(3 ≤ M ≤ 20, M은 자연수)크기 2차원 배열입니다.
• lock은 N x N(3 ≤ N ≤ 20, N은 자연수)크기 2차원 배열입니다.
• M은 항상 N 이하입니다.
• key와 lock의 원소는 0 또는 1로 이루어져 있습니다.
  • 0은 홈 부분, 1은 돌기 부분을 나타냅니다.

---

입출력 예

keylockresult

[[0, 0, 0], [1, 0, 0], [0, 1, 1]]

[[1, 1, 1], [1, 1, 0], [1, 0, 1]]

true

입출력 예에 대한 설명

key를 시계 방향으로 90도 회전하고, 오른쪽으로 한 칸, 아래로 한 칸 이동하면 lock의 홈 부분을 정확히 모두 채울 수 있습니다.

# 문제 해설 및 코드 리뷰

class Solution {
    public boolean solution(int[][] key, int[][] lock) {
        boolean answer = false;
        int m = key.length;
        int n = lock.length;

        int size = n + m * 2 - 2;
        int[][] arr = new int[size][size];

        for(int i = m - 1; i < m + n - 1; i++){
            for(int j = m - 1; j < m + n - 1; j++){
                arr[i][j] = lock[i - (m - 1)][j - (m - 1)];
            }
        }

        for(int i = 0; i < 4; i++){
            if(check(arr, key, n))
                return true;
            rotate(key);
        }
        return answer;
    }
    static boolean check(int[][] arr, int[][] key, int n){
        int keyLength = key.length;
        int arrLength = arr.length;
        for(int i = 0; i < arrLength - keyLength + 1; i++){
            for(int j = 0; j < arrLength - keyLength + 1; j++){

                for(int k = 0; k < keyLength; k++){
                    for(int l = 0; l < keyLength; l++){
                        arr[i + k][j + l] += key[k][l];
                    }
                }
                boolean flag = true;
                for(int k = keyLength - 1; k < keyLength + n - 1; k++){
                    for(int l = keyLength - 1; l < keyLength + n - 1; l++){
                        if(arr[k][l] != 1){
                            flag = false;
                            break;
                        }
                    }
                    if(!flag)
                        break;
                }
                if(flag)
                    return true;
                for(int k = 0; k < keyLength; k++){
                    for(int l = 0; l < keyLength; l++){
                        arr[i + k][j + l] -= key[k][l];
                    }
                }
            }
        }
        return false;
    }
    static void rotate(int[][] key){
        int length = key.length;
        int[][] temp = new int[length][length];
        for(int i = 0; i < length; i++){
            for(int j = 0; j < length; j++){
                temp[i][j] = key[length - j - 1][i];
            }
        }
        for(int i = 0; i < length; i++)
            System.arraycopy(temp[i], 0, key[i], 0, length);
    }
}

처음에 회전에 제약이 많다고 생각했습니다.

여기서 주요 포인트는

1. 배열을 확장시켜서 생각할 줄 알아야 한다.

2. 열쇠를 회전시켜서 넣을 수 있지만 모든 경우에 대해 탐색했을 때 안될 경우 회전한다.

3. 탐색 문제처럼 값을 이동시키는게 아니라 말 그대로 배열을 이동하여 패딩한 값에 끼워맞추는 것이기 때문에 회전하고 끼워넣고 회전하고 끼워넣는 것이 의미가 없다

4. 따라서 이 문제는 회전, 구현 부분을 잘 신경쓰면 되겠다.

 

내가 잘못 생각했던 부분은

1. 예제가 너무 빈약해서 그런지 값을 직접 이동시켜서 넣는 것이라 생각하였음.

2. 따라서 3개의 값이 있으면 이동하고 합쳐질 때 2048게임처럼 하나로 합쳐지는줄 알고 있었음.(예제가 1개 밖에 없어서 ㅠㅠ)

이렇게 되겠습니다. 코드를 보겠습니다.

int m = key.length;
int n = lock.length;

int size = n + m * 2 - 2;
int[][] arr = new int[size][size];

key의 크기를 m, 자물쇠의 크기를 n으로 가져옵니다.

그리고 새로운 2차원의 확장된 배열을 선언할 것인데, 이는 배열에 패딩을 씌우는 것과 같습니다.

size는 n + m * 2 - 2크기로 지정해야하는데요, 이는 Lock배열을 기준으로 좌로 key - 1칸, 우로 key - 1칸만큼 필요하기 대문에 그렇습니다.

위 아래도 마찬가지입니다.

그러므로 arr배열의 크기는 size by size로 선언합니다.

for(int i = m - 1; i < m + n - 1; i++){
    for(int j = m - 1; j < m + n - 1; j++){
        arr[i][j] = lock[i - (m - 1)][j - (m - 1)];
    }
}

이후 lock배열을 arr배열에 삽입합니다.

이 때 인덱스는 Lock배열이 중앙에 있어야 하기 때문에 arr[m - 1][m - 1]부터 arr[m + n - 2][m + n - 2]까지 arr에 넣겠습니다.

for(int i = 0; i < 4; i++){
    if(check(arr, key, n))
        return true;
    rotate(key);
}

여기서는 4번의 회전을 할텐데, 만약 boolean 타입의 check함수가 true를 반환하면 정답을 true로 보내면 됩니다.

그렇지 않을경우 rotate함수를 이용하여 배열을 시계방향으로 90도 회전하겠습니다.

static boolean check(int[][] arr, int[][] key, int n){
    int keyLength = key.length;
    int arrLength = arr.length;
    for(int i = 0; i < arrLength - keyLength + 1; i++){
        for(int j = 0; j < arrLength - keyLength + 1; j++){

check()함수는 다음과 같습니다.

key의 크기를 keyLength, arr의 크기를 arrLength에 담아옵니다.

그리고 2중 for문을 이용하여 총 arrlength - keylength + 1번만큼씩 탐색을 해야합니다.

이유는 (0,0) 위치에서 한 개만 Lock배열에 끼웠을 때 되는 경우부터 시작해서 (0, Locklength)점에서 한 개만 걸쳐있는 경우까지 탐색할 수 있어야 하니까요.

중앙에 m x m배열을 펼치고 n x n배열의 key배열을 한 개만 걸치게 두거나 모두 겹치게 둘 수 있는 경우를 상상해봅시다.

따라서 arr에 key를 덧입힘으로써 모든 Lock배열이 1이 되는지만 확인하면 정답 유무를 알 수 있습니다.

for(int k = 0; k < keyLength; k++){
    for(int l = 0; l < keyLength; l++){
        arr[i + k][j + l] += key[k][l];
    }
}

그러므로 이중 for문을 이용하여 keylength만큼 탐색을 합니다.

왜냐하면 key값을 arr에 덧입히는 것이 목적이라고 앞서 언급드렸다시피 arr에 모든 경우에 대해 key를 삽입할 수 있으려면 (arr[i + k][j + l] <- arr[0][0] ~ arr[arrLength - 1][arr[Length - 1] 까지) 모두 탐색해야 하기 때문에 그렇습니다.

아무래도 이 부분에서 시간이 가장 많이 걸렸는데 아직도 헷갈리긴 합니다..

boolean flag = true;
for(int k = keyLength - 1; k < keyLength + n - 1; k++){
    for(int l = keyLength - 1; l < keyLength + n - 1; l++){
        if(arr[k][l] != 1){
            flag = false;
            break;
        }
    }
    if(!flag)
        break;
}
if(flag)
    return true;
for(int k = 0; k < keyLength; k++){
    for(int l = 0; l < keyLength; l++){
        arr[i + k][j + l] -= key[k][l];
    }
}

이후부터는 비교적 쉽습니다. flag를 true로 선언한 뒤 keyLengh - 1부터 keylength + n - 2까지 총 n번씩 탐색하여 arr가 1이 아닌 지점은 flag를 false로 바꾸고 break시킵니다.

그런데 flag가 이중for문이 끝난 뒤에도 true라면 true를 return하면 되겠습니다.

그리고 break하여 빠져나왔을 땐 해당 방법으로 탐색하면 안되기 때문에 다시 arr값에서 key값을 빼줍니다.

이 모든 과정이 끝나면 false를 return하여 rotate를 진행합니다.

그럼 rotate는 어떻게 생겼을까요?

보기보다 간단합니다.

static void rotate(int[][] key){
    int length = key.length;
    int[][] temp = new int[length][length];
    for(int i = 0; i < length; i++){
        for(int j = 0; j < length; j++){
            temp[i][j] = key[length - j - 1][i];
        }
    }
    for(int i = 0; i < length; i++)
        System.arraycopy(temp[i], 0, key[i], 0, length);
}

temp[][]라는 2차원 배열을 선언한 뒤 i는 열을 담당하므로 그대로 보내버리고 행 부분은 총 크기에서 j + 1만큼을 뺀 것과 같습니다.

이 부분은 따로 설명할 방법이 없어 숙지해두는 것이 좋을 듯 하네요.

또한 이 과정이 끝나고 temp를 key에 '깊은 복사'하여 저장합니다.

그렇게 어렵지 않지요?

감사합니다.