[🐨 커뮤러닝/7기/Java] 기지국 설치 (Greedy Algorithm)

🌟 기지국 설치

📃 문제

N개의 아파트가 일렬로 쭉 늘어서 있습니다. 이 중에서 일부 아파트 옥상에는 4g 기지국이 설치되어 있습니다. 기술이 발전해 5g 수요가 높아져 4g 기지국을 5g 기지국으로 바꾸려 합니다. 그런데 5g 기지국은 4g 기지국보다 전달 범위가 좁아, 4g 기지국을 5g 기지국으로 바꾸면 어떤 아파트에는 전파가 도달하지 않습니다.

예를 들어 11개의 아파트가 쭉 늘어서 있고, [4, 11] 번째 아파트 옥상에는 4g 기지국이 설치되어 있습니다. 만약 이 4g 기지국이 전파 도달 거리가 1인 5g 기지국으로 바뀔 경우 모든 아파트에 전파를 전달할 수 없습니다. (전파의 도달 거리가 W일 땐, 기지국이 설치된 아파트를 기준으로 전파를 양쪽으로 W만큼 전달할 수 있습니다.)

이때, 우리는 5g 기지국을 최소로 설치하면서 모든 아파트에 전파를 전달하려고 합니다. 위의 예시에선 최소 3개의 아파트 옥상에 기지국을 설치해야 모든 아파트에 전파를 전달할 수 있습니다.

아파트의 개수 N, 현재 기지국이 설치된 아파트의 번호가 담긴 1차원 배열 stations, 전파의 도달 거리 W가 매개변수로 주어질 때, 모든 아파트에 전파를 전달하기 위해 증설해야 할 기지국 개수의 최솟값을 리턴하는 solution 함수를 완성해주세요

🚫 제한 사항

N: 200,000,000 이하의 자연수
stations의 크기: 10,000 이하의 자연수
stations는 오름차순으로 정렬되어 있고, 배열에 담긴 수는 N보다 같거나 작은 자연수입니다.
W: 10,000 이하의 자연수

👀 입출력 예

🤔 풀이 방법

시작 위치부터 끝까지 순회하며 전파 범위를 확인한다. 

1️⃣ 전파 범위 내에 있는 경우 ➡️ 전파 범위의 끝 다음으로 이동한다.

2️⃣ 전파 범위 밖에 있는 경우 ➡️ 현재 위치가 전파 범위 끝에 위치하도록 기지국을 세우고 반대편 끝 다음으로 이동한다.

 

이렇게 하면 특정 위치에 있을 때 그 전 위치들은 모두 전파 범위 내에 있는 것을 보장할 수 있다. 이런 식으로 일단 현재 상황의 최선책을 선택하는 방식을 Greedy 알고리즘이라고 한다.

💻 풀이 코드

방법 ① : Queue 를 이용한 풀이

public class 기지국_설치 {
    public static void main(String[] args)  {
        // 초기값 세팅
        int N = 11;
        int[] stations = {4, 11};
        int W = 1;

        // 풀이 시작
        int answer = 0;

        Queue<Integer> sq = new LinkedList<>();
        for (int s : stations) sq.offer(s); // Queue 에 값 추가 => [4, 11]

        int position = 1;

        while (position <= N) {
            if (!sq.isEmpty() && position >= sq.peek()-W) { 
            // 현재 위치가 기지국의 범파 전파 범위 안에 있는 경우
                position = sq.poll() + W + 1; // poll : 맨 앞의 값 반환 후 삭제
            } else {
                answer++; // 현재 위치 기준 전파범위 최대 거리에 기지국 세움
                position += 2*W + 1; // 이동
            }
        }
    }
}

➡️ 더 줄일 수 있는 방법이 있는지 생각해보자!

1️⃣ Loop 를 간소화한다? ➡️ 이미 단일 loop 이고 건너뛰면서 이동중이므로 더이상 줄일 수 없다.

2️⃣ Object type (참조방식) 인 Queue 대신 primitive type 을 사용할 수 있을까? ➡️ 주어진 배열을 index 접근 방식으로 사용해보자!

 

방법 ② : Queue 없이

public class 기지국_설치 {
    public static void main(String[] args)  {
        // 초기값 세팅
        int N = 11;
        int[] stations = {4, 11};
        int W = 1;

        // 풀이 시작
        int answer = 0;
        int si = 0; // station 배열의 index
        int position = 1;

        while (position <= N) {
            if (si < stations.length && position >= stations[si]-W) { // 주어진 배열과 primitive type 인 si 를 사용
                position = stations[si] + W + 1;
                si++;
            } else {
                answer++;
                position += 2*W + 1;
            }
        }
        System.out.println(answer);
    }
}