[프로그래머스] 후보키

[문제]

https://campus.programmers.co.kr/tryouts/140904/challenges

 

 

[문제 설명]

 

후보키

프렌즈대학교 컴퓨터공학과 조교인 제이지는 네오 학과장님의 지시로, 학생들의 인적사항을 정리하는 업무를 담당하게 되었다.

그의 학부 시절 프로그래밍 경험을 되살려, 모든 인적사항을 데이터베이스에 넣기로 하였고, 이를 위해 정리를 하던 중에 후보키(Candidate Key)에 대한 고민이 필요하게 되었다.

후보키에 대한 내용이 잘 기억나지 않던 제이지는, 정확한 내용을 파악하기 위해 데이터베이스 관련 서적을 확인하여 아래와 같은 내용을 확인하였다.

• 관계 데이터베이스에서 릴레이션(Relation)의 튜플(Tuple)을 유일하게 식별할 수 있는 속성(Attribute) 또는 속성의 집합 중, 다음 두 성질을 만족하는 것을 후보 키(Candidate Key)라고 한다.
  • 유일성(uniqueness) : 릴레이션에 있는 모든 튜플에 대해 유일하게 식별되어야 한다.
  • 최소성(minimality) : 유일성을 가진 키를 구성하는 속성(Attribute) 중 하나라도 제외하는 경우 유일성이 깨지는 것을 의미한다. 즉, 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별하는 데 꼭 필요한 속성들로만 구성되어야 한다.

제이지를 위해, 아래와 같은 학생들의 인적사항이 주어졌을 때, 후보 키의 최대 개수를 구하라.

위의 예를 설명하면, 학생의 인적사항 릴레이션에서 모든 학생은 각자 유일한 "학번"을 가지고 있다. 따라서 "학번"은 릴레이션의 후보 키가 될 수 있다.
그다음 "이름"에 대해서는 같은 이름("apeach")을 사용하는 학생이 있기 때문에, "이름"은 후보 키가 될 수 없다. 그러나, 만약 ["이름", "전공"]을 함께 사용한다면 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별 가능하므로 후보 키가 될 수 있게 된다.
물론 ["이름", "전공", "학년"]을 함께 사용해도 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별할 수 있지만, 최소성을 만족하지 못하기 때문에 후보 키가 될 수 없다.
따라서, 위의 학생 인적사항의 후보키는 "학번", ["이름", "전공"] 두 개가 된다.

릴레이션을 나타내는 문자열 배열 relation이 매개변수로 주어질 때, 이 릴레이션에서 후보 키의 개수를 return 하도록 solution 함수를 완성하라.

 

제한사항

• relation은 2차원 문자열 배열이다.
• relation의 컬럼(column)의 길이는 1 이상 8 이하이며, 각각의 컬럼은 릴레이션의 속성을 나타낸다.
• relation의 로우(row)의 길이는 1 이상 20 이하이며, 각각의 로우는 릴레이션의 튜플을 나타낸다.
• relation의 모든 문자열의 길이는 1 이상 8 이하이며, 알파벳 소문자와 숫자로만 이루어져 있다.
• relation의 모든 튜플은 유일하게 식별 가능하다.(즉, 중복되는 튜플은 없다.)

 

 

[구현]

import java.util.*;
class Solution {
        public static int solution(String[][] relation) {
        int row = relation.length;
        int col = relation[0].length;

        // 모든 가능한 속성 조합 생성
        List<List<Integer>> allCombinations = new ArrayList<>();
        for (int i = 1; i <= col; i++) {
            backtrack(new ArrayList<>(), 0, i, col, allCombinations);
        }

        //유일성 검사
        List<List<Integer>> candidates = new ArrayList<>();
        for (List<Integer> combination : allCombinations) {
            if (isUnique(relation, row, combination)) {
                candidates.add(combination);
            }
        }

        //최소성 검사
        List<List<Integer>> minimalCandidates = new ArrayList<>();
        for (List<Integer> minican : candidates) {
            boolean minimalFlag = true;
            for (List<Integer> mini : minimalCandidates) {
                System.out.println(mini.toString());
                if (minican.containsAll(mini)) {
                    minimalFlag = false;
                    break;
                }
            }
            if (minimalFlag) {
                minimalCandidates.add(minican);
            }
        }

        return minimalCandidates.size();
    }

    private static void backtrack(ArrayList<Integer> curr, int start, int size, int col, List<List<Integer>> allCombinations) {
        if (curr.size() == size) {
            allCombinations.add(new ArrayList<>(curr));
            return;
        }
        for (int i = start; i < col; i++) {
            curr.add(i);
            backtrack(curr, i + 1, size, col, allCombinations);
            curr.remove(curr.size() - 1);
        }
    }

    //중복 체크 함수
    private static boolean isUnique(String[][] relation, int row, List<Integer> comb) {
        Set<String> tuples = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < row; i++) {
            StringBuilder s = new StringBuilder();
            for (int list : comb) {
                s.append(relation[i][list]).append(',');
            }
            if (!tuples.add(s.toString())) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

}

 

문제 파악

2차원 배열의 조합 문제로, 유일성/ 최소성 두 가지 조건을 모두 만족하는 case를 구한다.

• 관계 데이터베이스에서 릴레이션(Relation)의 튜플(Tuple)을 유일하게 식별할 수 있는 속성(Attribute) 또는 속성의 집합 중, 다음 두 성질을 만족하는 것을 후보 키(Candidate Key)라고 한다.
  • 유일성(uniqueness) : 릴레이션에 있는 모든 튜플에 대해 유일하게 식별되어야 한다.
  • 최소성(minimality) : 유일성을 가진 키를 구성하는 속성(Attribute) 중 하나라도 제외하는 경우 유일성이 깨지는 것을 의미한다. 즉, 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별하는 데 꼭 필요한 속성들로만 구성되어야 한다.
• relation은 2차원 문자열 배열이다.
• relation의 컬럼(column)의 길이는 1 이상 8 이하이며, 각각의 컬럼은 릴레이션의 속성을 나타낸다.
• relation의 로우(row)의 길이는 1 이상 20 이하이며, 각각의 로우는 릴레이션의 튜플을 나타낸다.
• relation의 모든 문자열의 길이는 1 이상 8 이하이며, 알파벳 소문자와 숫자로만 이루어져 있다.
• relation의 모든 튜플은 유일하게 식별 가능하다.(즉, 중복되는 튜플은 없다.)

 

접근 방법

💡 먼저 가능한 조합을 모두 구한 뒤 유일성을 구하는 isUnique() 함수와 최소성을 구하는 구문을 구분하여 순서대로 구한다.

1. 기존의 조합을 구하는 backtrack 기법으로 가능한 모든 조합을 구하고(이중for문),
2. isUnique함수에 그 결과를 넣어서 true인 것들만(유일성에 만족하는 것) 후보키 목록에 add.
3. 최소키 목록을 새로 선언하고, 후보키 목록 반복문 돌며 해당 최소키 목록 매번 순회(이중 for문), 최소키 목록에 해당되는 후보키라면 false, 해당이 안된다면 최소키 목록에 해당 후보키를 add

 

 

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[배우게 된 점]

 

1) 최소키 목록을 구할 때, 이중for문이기 때문에 해당이 안되면 continue로 넘기는 것이 아니라 아예 루프를 벗어나게끔 해야 함. 고로 break. (→ 외부 루프로 이동) -flag를 이용해 내부 반복문 탈출 시, 해당 여부를 조건문으로 판단한 점이 신선했다.

2) 빈 리스트 minimalCandidates를 순회하지만, 루프 내부의 코드가 실행되지 않기 때문에 IndexOutOfBoundsException이 발생하지 않는다!!

3) contains vs containsAll 둘의 차이?

• contains(E e): 특정 요소 e가 리스트에 있는지를 검사

-containsAll(Collection<?> c): 리스트가 주어진 컬렉션 c의 모든 요소를 포함하는지를 검사

 

 

4) 함수 backtrack() -한 행의 조합을 기준으로 한다. -조합은 인덱스로 구해 담아놓는다.

-2차원 배열이므로 한 행을 기준으로 backtrack()을 돌림 (in 반복문) isUnique() 

-행 별로 해당 조합 인덱스 순회하면서 Set에 담기 => 중복 발생 시 false, 성공하면 true -유일성, 최소성은 해당 인덱스 돌면서 검사

-조합=열의 조합

-열=포인터 이동