[프로그래머스, 자바] 디스크 컨트롤러 - 힙 : 우선순위큐

프로그래머스 3단계 디스크컨트롤러 문제

 url : https://programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42627?language=java

문제설명

하드디스크는 한 번에 하나의 작업만 수행할 수 있습니다. 디스크 컨트롤러를 구현하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 방법은 요청이 들어온 순서대로 처리하는 것입니다.

- 0ms 시점에 3ms가 소요되는 A작업 요청

- 1ms 시점에 9ms가 소요되는 B작업 요청

- 2ms 시점에 6ms가 소요되는 C작업 요청

- A: 3ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 3ms)

- C: 2ms부터 대기하다가, 3ms 시점에 작업을 시작해서 9ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 7ms)

- B: 1ms부터 대기하다가, 9ms 시점에 작업을 시작해서 18ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 17ms)

이렇게 A → C → B의 순서로 처리하면 각 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균은 9ms(= (3 + 7 + 17) / 3)가 됩니다.

각 작업에 대해 [작업이 요청되는 시점, 작업의 소요시간]을 담은 2차원 배열 jobs가 매개변수로 주어질 때, 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균을 가장 줄이는 방법으로 처리하면 평균이 얼마가 되는지 return 하도록 solution 함수를 작성해주세요. (단, 소수점 이하의 수는 버립니다)

제한사항

jobs의 길이는 1 이상 500 이하입니다. jobs의 각 행은 하나의 작업에 대한 [작업이 요청되는 시점, 작업의 소요시간] 입니다.

각 작업에 대해 작업이 요청되는 시간은 0 이상 1,000 이하입니다. 각 작업에 대해 작업의 소요시간은 1 이상 1,000 이하입니다.

하드디스크가 작업을 수행하고 있지 않을 때에는 먼저 요청이 들어온 작업부터 처리합니다.

입출력 예

jobs	return
[[0, 3], [1, 9], [2, 6]]	9

자바코드

      
import java.util.*;

class Solution {

    public int solution(int[][] jobs) {
        Queue queue = new PriorityQueue<>(Collections.reverseOrder((o1, o2) -> (o2.processTime - o1.processTime)));
        List disks = new ArrayList<>();
        int totalTime = 0;
        for (int i = 0; i < jobs.length; i++)
            disks.add(new Disk(jobs[i][0], jobs[i][1]));

        Collections.sort(disks, Collections.reverseOrder((o1, o2) -> (o2.requestTime - o1.requestTime)));
        int settingTime = disks.get(0).requestTime;
        for (Disk disk : disks) {
            disk.requestTime -= settingTime;
            totalTime += (disk.processTime + disk.requestTime);
        }

        int index = 0;
        int time = 0;
        int sum = 0;
        int job = 0;
        for (int i = 0; i <= totalTime; i++) {
            while(index < disks.size() && i == disks.get(index).requestTime)
                queue.add(disks.get(index++));

            if(job == 0 && !queue.isEmpty()) {
                Disk disk = queue.poll();
                job = disk.processTime; // 본인처리시간
                sum += (disk.processTime - disk.requestTime + time); // 본인처시간 - 본인요청시간 + 이전꺼 처리시간
            }

            if(job > 0) job--;

            time++;

        }

        return (sum) / jobs.length;
    }

    public class Disk {
        public int requestTime;
        public int processTime;

        public Disk(int requestTime, int processTime) {
            this.requestTime = requestTime;
            this.processTime = processTime;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "Disk{" +
                    "requestTime=" + requestTime +
                    ", processTime=" + processTime +
                    '}';
        }
    }
}

문제설명

정답부터 말하자면 이 문제는 우선순위큐 자료구조를 활용해야 풀이가 가능하다. 이 문제에서는 어떤 작업을 우선적으로 처리하느냐에 따라 작업의 요청부터

처리까지의 평균 시간이 각각 다르다. 우리는 여기서 평균시간이 가장 작은 값을 반환할 것이다! 그렇다면 어떤 작업을 우선적으로 처리해야 할까?!

물론, 처리시간이 가장 적은 작업부터 처리하는 것이 최단 평균 시간을 구할 수 있다. 왜냐하면, 처리시간이 긴 작업부터 처리한다면, 이전 작업을 처리하는데

시간을 많이 소요하기 때문에 평균 시간이 자연스럽게 늘어날 것이다. 그렇기 때문에 우선순위큐에 작업들의 처리시간을 각각 저장하고, 우선순위큐에 

정렬하는 방법을 처리시간이 작은 순서대로 정의를 한다면, 우선순위큐에서 순차적으로 꺼내지는 데이터는 처리시간이 작은 작업부터 꺼낼 수 있다.

그런데, 여기서 간과할 수 있는 포인트가 하나 있다. 요청시간은 0 이상 1000 이하라는 것이다. 그렇다는 것은, 요청이 항상 0부터 시작한다는 보장은 없다.

그렇기 때문에 요청부터 처리시간까지의 평균을 좀더 쉽게 구하기 위해서는 가장 처음의 요청이 0초 부터 시작된걸로 셋팅하는 것이 가장 좋다.

예를들어 가장 처음 요청되는 작업이 3초부터라면, 처음 요청을 0초로 변경하고, 그 이후에 요청들을 모두 3초씩 빼서 계산했다.

그리고 각 작업의 요청에서 처리까지의 시간은 "해당 작업 처리시간 - 해장 작업 요청시간 + 이전 작업들의 처리시간"으로 구할 수 있다.

그런데, 이전 작업 처리 시간은 별도로 제공되지 않기 때문에 job이라는 변수에 이전 작업 처리 시간들을 계속해서 누적하였다.

마지막으로 우선순위큐는 어떻게 사용할까?! 매초마다 반복문이 동작하고, 요청 시간이 되었을 때, 우선순위큐에 해당 작업을 넣는다. 그러면 작업들은 

처음에 우선순위큐에 정의한 처리 시간이 적은 순서대로 자동으로 정렬이 될 것이다. 그리고 이전 작업 처리가 끝나면 우선순위큐에서 작업을 꺼내 처리한다.

우선순위큐에서 작업을 꺼냈기 때문에 처리시간이 가장 적은 작업일 것이다. 위와 같은 방식으로 풀면 풀이가 가능하다.

나름 열심히 풀었고, 마지막 테스트 케이스 하나를 통과하지 못해서 마지막에 시간을 많이 허비했다. 이 문제는 프로그래머스에 라면공장과도 비슷한 문제였다.

방금 3Km를 뛰고 왔는데... 10Km가 과연 가능할까? 의문이 든다... 뛰면서 피맛이 난다... 완주를 목표로 조금씩 연습해야지...

내일...? 오늘이라는게 맞겠는데... 오늘부터는 동적계획법을 좀 풀어볼려고 한다!!