[프로그래머스] 두 큐 합 같게 만들기 #Level2 #2022 KAKAO TECH INTERNSHIP #Java

🔐 문제

길이가 같은 두 개의 큐가 주어집니다. 하나의 큐를 골라 원소를 추출(pop)하고, 추출된 원소를 다른 큐에 집어넣는(insert) 작업을 통해 각 큐의 원소 합이 같도록 만들려고 합니다. 이때 필요한 작업의 최소 횟수를 구하고자 합니다. 한 번의 pop과 한 번의 insert를 합쳐서 작업을 1회 수행한 것으로 간주합니다.

큐는 먼저 집어넣은 원소가 먼저 나오는 구조입니다. 이 문제에서는 큐를 배열로 표현하며, 원소가 배열 앞쪽에 있을수록 먼저 집어넣은 원소임을 의미합니다. 즉, pop을 하면 배열의 첫 번째 원소가 추출되며, insert를 하면 배열의 끝에 원소가 추가됩니다. 예를 들어 큐 [1, 2, 3, 4]가 주어졌을 때, pop을 하면 맨 앞에 있는 원소 1이 추출되어 [2, 3, 4]가 되며, 이어서 5를 insert하면 [2, 3, 4, 5]가 됩니다.

다음은 두 큐를 나타내는 예시입니다.

queue1 = [3, 2, 7, 2]
queue2 = [4, 6, 5, 1]
두 큐에 담긴 모든 원소의 합은 30입니다. 따라서, 각 큐의 합을 15로 만들어야 합니다. 예를 들어, 다음과 같이 2가지 방법이 있습니다.

queue2의 4, 6, 5를 순서대로 추출하여 queue1에 추가한 뒤, queue1의 3, 2, 7, 2를 순서대로 추출하여 queue2에 추가합니다. 그 결과 queue1은 [4, 6, 5], queue2는 [1, 3, 2, 7, 2]가 되며, 각 큐의 원소 합은 15로 같습니다. 이 방법은 작업을 7번 수행합니다.
queue1에서 3을 추출하여 queue2에 추가합니다. 그리고 queue2에서 4를 추출하여 queue1에 추가합니다. 그 결과 queue1은 [2, 7, 2, 4], queue2는 [6, 5, 1, 3]가 되며, 각 큐의 원소 합은 15로 같습니다. 이 방법은 작업을 2번만 수행하며, 이보다 적은 횟수로 목표를 달성할 수 없습니다.
따라서 각 큐의 원소 합을 같게 만들기 위해 필요한 작업의 최소 횟수는 2입니다.

길이가 같은 두 개의 큐를 나타내는 정수 배열 queue1, queue2가 매개변수로 주어집니다. 각 큐의 원소 합을 같게 만들기 위해 필요한 작업의 최소 횟수를 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요. 단, 어떤 방법으로도 각 큐의 원소 합을 같게 만들 수 없는 경우, -1을 return 해주세요.

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해당 문제는 길이가 같은 두 개의 큐에서 add, pop을 사용해 두 큐 원소의 합이 같도록 만들 수 있는 최소 작업 횟수를 구하는 문제입니다. 만약 같도록 만들 수 없다면 -1을 return 해야 합니다.

이 문제에서 핵심은 반복문을 돌면서 두 개의 큐에 add, pop을 하면서 나올 수 있는 최대 작업 횟수를 구해 해당 큐는 같게 만들 수 없다는 것을 파악하고 탈출시키는 것 입니다.

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⚔ 풀이법

🔑 최대 작업 횟수 구하기 3n - 3

여기 두개의 큐가 있습니다

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queue1 = [3, 2, 7, 2]
queue2 = [4, 6, 5, 1]

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큐의 특성을 생각해 이를 원형의 모양으로 나타낼 수 있습니다.

좌측에 있는게 queue2, 우측에 있는게 queue1 입니다.

또한 해당 queue를 구분하는 실선은 시계방향으로만 움직일 수 있습니다.

예를들어 queue2.add(queue1.poll()) 하게 된다면 아래와 같이 실선이 이동하게 됩니다.

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queue1 = [2, 7, 2]
queue2 = [4, 6, 5, 1, 3]

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이러한 원리를 이용해 두개의 실선이 가장 많이 이동하는 경우를 보면 아래의 그림과 같습니다.

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queue1 = [5]
queue2 = [1, 3, 2, 7, 2, 4, 6]

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n = 입력받은 queue의 길이 라고 정의하면

이때의 총 이동거리는 2n-1(붉은 선 이동거리) + n-2(초록 선 이동거리) 즉 3n-3 이 됩니다.

따라서 최대 작업 횟수는 3n-3이 됩니다.
즉 두 개의 queue에 존재할 수 있는 모든 원소의 집합을 최대 3n-3번의 pool(), add() 를 함으로써 만들 수 있습니다.

🔠 코드

• queue1, queue2 각 합을 비교해 작은쪽에 원소를 추가해 주고 answer++ 한다.
• queue1, queue2 각 합이 같이지면 반복문을 탈출한다.
• 만약 최대 작업 횟수를 넘을경우 반복문을 탈출한다.
• answer이 최대 작업 횟수를 넘는경우 -1 아닌경우 answer를 return 한다.

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class MakeSameQueue {
    public int solution(int[] queue1, int[] queue2) {
        int answer = 0;
        int limit = queue1.length*3 -3;
        Queue<Integer> que1 = new LinkedList<>();
        Queue<Integer> que2 = new LinkedList<>();

        long sumOfQueue1 = 0;
        long sumOfQueue2 = 0;
        for (int i=0; i<queue1.length; i++){
            sumOfQueue1 += queue1[i];
            que1.add(queue1[i]);

            sumOfQueue2 += queue2[i];
            que2.add(queue2[i]);
        }

        while(answer<=limit){
            if(sumOfQueue1 == sumOfQueue2)
                break;

            if(sumOfQueue1<sumOfQueue2){
                sumOfQueue2 -= que2.peek() != null ? que2.peek() : 0;
                sumOfQueue1 += que2.peek() != null ? que2.peek() : 0;
                que1.add(que2.poll());
            } else{
                sumOfQueue2 += que1.peek() != null ? que1.peek() : 0;
                sumOfQueue1 -= que1.peek() != null ? que1.peek() : 0;
                que2.add(que1.poll());
            }
            answer++;
        }
        return answer > limit ? -1 : answer;
    }
}