Dev 일기장

1. 문제

https://programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/67257

문제 설명

IT 벤처 회사를 운영하고 있는 라이언은 매년 사내 해커톤 대회를 개최하여 우승자에게 상금을 지급하고 있습니다. 이번 대회에서는 우승자에게 지급되는 상금을 이전 대회와는 다르게 다음과 같은 방식으로 결정하려고 합니다. 해커톤 대회에 참가하는 모든 참가자들에게는 숫자들과 3가지의 연산 문자 (+, -, *) 만으로 이루어진 연산 수식이 전달되며, 참가자의 미션은 전달받은 수식에 포함된 연산자의 우선순위를 자유롭게 재정의하여 만들 수 있는 가장 큰 숫자를 제출하는 것입니다. 단, 연산자의 우선순위를 새로 정의할 때, 같은 순위의 연산자는 없어야 합니다. 즉, + > - > * 또는 - > * > + 등과 같이 연산자 우선순위를 정의할 수 있으나 +,* > - 또는 * > +,-처럼 2개 이상의 연산자가 동일한 순위를 가지도록 연산자 우선순위를 정의할 수는 없습니다. 수식에 포함된 연산자가 2개라면 정의할 수 있는 연산자 우선순위 조합은 2! = 2가지이며, 연산자가 3개라면 3! = 6가지 조합이 가능합니다. 만약 계산된 결과가 음수라면 해당 숫자의 절댓값으로 변환하여 제출하며 제출한 숫자가 가장 큰 참가자를 우승자로 선정하며, 우승자가 제출한 숫자를 우승상금으로 지급하게 됩니다.

예를 들어, 참가자 중 네오가 아래와 같은 수식을 전달받았다고 가정합니다.

"100-200*300-500+20"

일반적으로 수학 및 전산학에서 약속된 연산자 우선순위에 따르면 더하기와 빼기는 서로 동등하며 곱하기는 더하기, 빼기에 비해 우선순위가 높아 * > +,- 로 우선순위가 정의되어 있습니다. 대회 규칙에 따라 + > - > * 또는 - > * > + 등과 같이 연산자 우선순위를 정의할 수 있으나 +,* > - 또는 * > +,-+,-처럼 2개 이상의 연산자가 동일한 순위를 가지도록 연산자 우선순위를 정의할 수는 없습니다. 수식에 연산자가 3개 주어졌으므로 가능한 연산자 우선순위 조합은 3! = 6가지이며, 그중+ > - > * 로 연산자 우선순위를 정한다면 결괏값은 22,000원이 됩니다. 반면에 * > + > - 로 연산자 우선순위를 정한다면 수식의 결괏값은 -60,420이지만, 규칙에 따라 우승 시 상금은 절댓값인 60,420원이 됩니다.

참가자에게 주어진 연산 수식이 담긴 문자열 expression이 매개변수로 주어질 때, 우승 시 받을 수 있는 가장 큰 상금 금액을 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요.

제한 사항

• expression은 길이가 3이상 100 이하인 문자열이다.
• expression은 공백문자, 괄호 문자 없이 오로지 숫자와 3가지의 연산자(+, -, *)만으로 이루어진 올바른 중위 표기법으로 표현된 연산식이다. 잘못된 연산식은 주어지지 않는다.
  • 즉, 402+-561* 같은 식은 주어지지 않는다.
  • -56+100 처럼 피연산자가 음수인 수식도 입력으로 주어지지 않는다.
• expression은 적어도 1개 이상의 연산자를 포함한다.
• 연산자 우선순위를 어떻게 적용하더라도, expression의 중간 계산 값과 최종 결괏값은 절댓값이 2^63 - 1 이하가 되도록 입력이 주어진다.
• 같은 연산자끼리는 앞에 있는 것의 우선순위가 더 높다.

입출력 예

1. 100-200*300-500+20 👉 * > + > - 순으로 연산자 우선순위를 정했을 때
100-(200*300)-500+20
100-60000-(500+20)
(100-60000)-520
(-59900-520)
-60420
절댓값 60420이 가장 큰 값이다.

2. 50*6-3*2 👉 - > * 순으로 연산자 우선순위를 정했을 때
50*(6-3)*2
(50*3)*2
150*2
300
절댓값 300이 가장 큰 값이다.

2. 어떻게 풀까?

• 우선 사용되는 연산자의 종류는 최소 1개 최대 3개이다. 그러면, 연산자를 1개 사용했을 때는 우선순위 경우가 한 가지뿐이고, 2개를 사용했을 때는 우선 순위 경우가 두 가지, 3개를 사용했을 때는 6가지가 나온다.
• 일단 우선순위 list나 array를 만들어 저장한뒤 우선순위 경우에 따라 주어진 expression을 계산하고 최댓값을 찾는 방법으로 풀면 될 것 같다.
• 우선순위 list를 만드는 거는 순열을 이용하면 금방 만들 것 같아서 바로 해결, 계산하는 과정은 고민을 좀 많이 했다. 처음에는 정규식을 이용해서 replaceAll() 메서드로 할 수 있을까? 생각해서 접근해봤는데 안돼서 포기
• 그럼 다른 방법이 있나??? 음.. expression을 연산자와 숫자로 구분해서 list를 만든 다음에 연산자에 해당하는 숫자들을 계산하면 될 것 같다. 연산자가 현재 우선순위에 일치하면 계산을 하고 list에서 빼준다. 숫자는 계산한 값을 해당 index에 삽입하면 될 것 같다.

3. 코드

TDD 연습을 위해 간단한 테스트 코드를 먼저 작성하고, 테스트 통과를 위한 코드를 작성 👉 다른 테스트 작성, 테스트 통과하도록 수정하는 과정을 반복했다.

테스트코드

package programmers.level2.수식최대화_20201030;

import static org.hamcrest.CoreMatchers.is;
import static org.junit.Assert.*;

import org.junit.Test;

public class SolutionTest {

  @Test
  public void testWhenOnlyOneOperation() {
    assertThat(new Solution().solution("50*6*3*2"), is(1800L));
  }

  @Test
  public void testWhenTwoOperations() {
    assertThat(new Solution().solution("50*6-3*2"), is(300L));
  }

  @Test
  public void testWhenThreeOperations() {
    assertThat(new Solution().solution("100-200*300-500+20"), is(60420L));
  }
}

실제 코드

package programmers.level2.수식최대화_20201030;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;

public class Solution {

  Set<String> operationPrioritySet;
  boolean[] visit;

  public long solution(String expression) {
    makeOperatorPriority(expression);

    long result = 0;
    for (String operationPriority : operationPrioritySet) {
      result = Math.max(result, calculateByPriority(expression, operationPriority));
    }
    return result;
  }

  private void makeOperatorPriority(String expression) {
    String distinctOperator = Arrays.stream(
        expression.replaceAll("[\\d]", "").split(""))
        .distinct()
        .collect(Collectors.joining());
    visit = new boolean[distinctOperator.length()];
    operationPrioritySet = new HashSet<>();
    permutation("", distinctOperator);
  }

  private long calculateByPriority(String expression, String operatorPriority) {

    List<Long> numbers = makeNumbers(expression);
    List<String> operators = makeOperators(expression);
    operators.remove(0);

    for (int i = 0; i < operatorPriority.length(); i++) {
      String targetPriorityOperator = operatorPriority.charAt(i) + "";
      while (operators.contains(targetPriorityOperator)) {
        int index = operators.indexOf(targetPriorityOperator);
        calculate(numbers, index, targetPriorityOperator);
        operators.remove(index);
      }
    }

    return Math.abs(numbers.get(0));
  }

  private void calculate(List<Long> numbers, int index, String operator) {
    if (operator.equals("*")) {
      numbers.add(index, numbers.remove(index) * numbers.remove(index));
    } else if (operator.equals("+")) {
      numbers.add(index, numbers.remove(index) + numbers.remove(index));
    } else {
      numbers.add(index, numbers.remove(index) - numbers.remove(index));
    }
  }

  private List<String> makeOperators(String expression) {
    return new ArrayList<>(Arrays.asList(expression.split("\\d{1,3}")));
  }

  private List<Long> makeNumbers(String expression) {
    return new ArrayList<>(Arrays.asList(
        Arrays.stream(expression.split("\\D"))
            .mapToLong(Long::parseLong)
            .boxed()
            .toArray(Long[]::new)));
  }

  private void permutation(String current, String operations) {
    if (current.length() == operations.length()) {
      operationPrioritySet.add(current);
      return;
    }

    for (int i = 0; i < operations.length(); i++) {
      if (!visit[i]) {
        visit[i] = true;
        permutation(current + operations.charAt(i), operations);
        visit[i] = false;
      }
    }
  }
}

4. 느낀 점

이 문제를 풀기 전에 정규 식중 전방 일치 관련 글을 봐서 정규식을 이용해서 풀면 풀 수 있지 않을까? 고민을 좀 오래 했었다. 여러 시도를 해봤는데 잘 안돼서 접고 list에 숫자, 연산자를 담아서 계산하는 방법으로 바꿨다. 판단을 빠르게 하는 게 중요한 듯

카카오 인턴 지원했을 때 이 문제를 풀었는데, 통과를 못했다. 몇 개는 통과하고 몇개는 실패해서.. 그때 내가 어떻게 풀었는지 기억이 잘 안 나는데, 어쨌든 이번엔 다 통과해서 기분이 좋다.

그때 어떻게 풀었는지 기록해뒀으면 비교 잘했을 텐데 그건 좀 아쉽다.

Level 2인데 이런 문제라니.. 카카오 x발..