[Algorithm] BOJ 10845: 큐

백준 10845: 아스키코드

• Level: Silver 4
• Algorithm: 자료구조, 큐, 구현
• Language: Python3

⚡️ Problem

1. Problem

• 정수를 저장하는 큐를 구현한 다음, 입력으로 주어지는 명령을 처리하는 프로그램을 작성하시오.
• 명령은 총 여섯 가지이다.
  • push X: 정수 X를 큐에 넣는 연산이다.
  • pop: 큐에서 가장 앞에 있는 정수를 빼고, 그 수를 출력한다. 만약 큐에 들어있는 정수가 없는 경우에는 -1을 출력한다.
  • size: 큐에 들어있는 정수의 개수를 출력한다.
  • empty: 큐가 비어있으면 1, 아니면 0을 출력한다.
  • front: 큐의 가장 앞에 있는 정수를 출력한다. 만약 큐에 들어있는 정수가 없는 경우에는 -1을 출력한다.
  • back: 큐의 가장 뒤에 있는 정수를 출력한다. 만약 큐에 들어있는 정수가 없는 경우에는 -1을 출력한다.

2. Input

• 첫째 줄에 주어지는 명령의 수 N (1 ≤ N ≤ 10,000)이 주어진다. 둘째 줄부터 N개의 줄에는 명령이 하나씩 주어진다. 주어지는 정수는 1보다 크거나 같고, 100,000보다 작거나 같다. 문제에 나와있지 않은 명령이 주어지는 경우는 없다.

3. Output

• 출력해야하는 명령이 주어질 때마다, 한 줄에 하나씩 출력한다.

4. Examples

input	output
15	1
push 1	2
push 2	2
front	0
back	1
size	2
empty	-1
pop	0
pop	1
pop	-1
size	0
empty	3
pop
push 3
empty
front

• 참고) 위 input, output 값들은 행 별로 서로 대칭되는 값이 아닌 순차적으로 들어가는 input과 결과물로 출력되는 output 값이다
  

⚡️ Solution

import sys
from collections import deque


sys_input = sys.stdin.readline


queue = deque()
N = int(sys_input().rstrip())
for _ in range(N):
    order = sys_input().rstrip()
    if order.startswith('push'):
        queue.append(int(order.split()[1]))
    elif order == 'pop':
        print(queue.pop(0)) if queue else print(-1)
    elif order == 'size':
        print(len(queue))
    elif order == 'empty':
        print(0) if queue else print(1)
    elif order == 'front':
        print(queue[0]) if queue else print(-1)
    elif order == 'back':
        print(queue[-1]) if queue else print(-1)

1. 처음에 푼 코드 에러 및 해결방법 (시간초과 ⏰)

num = int(input())
queue = []
for _ in range(num):
    order = input().split()
    if len(order) > 1:
        order, n = order
    else:
        order = order[0]

    if order == 'push':
        queue.append(int(n))
    elif order == 'pop':
        try:
            print(queue[0])
            queue.pop(0)
        except IndexError:
            print(-1)
    elif order == 'size':
        print(len(queue))
    elif order == 'empty':
        print(0) if queue else print(1)
    elif order == 'front':
        print(queue[0]) if queue else print(-1)
    elif order == 'back':
        print(queue[-1]) if queue else print(-1)

문제점 1) 리스트를 이용하여 큐를 구현

• 해결: collections 모듈의 deque 클래스 사용
• 큐를 구현할 때는 deque 클래스를 사용하는 것이 일반적으로 성능(삽입 및 제거 속도)과 메모리 사용 면에서 유리하다
  • 삽입 및 제거속도: 리스트로 큐를 구현할 경우, 큐의 맨 앞에서 요소를 제거하기 위해서는 모든 요소들을 한 칸씩 이동시켜야 한다. 이는 시간복잡도가 O(n)이므로 큐의 길이가 길어질수록 성능이 저하될 수 있다. 반면에 deque는 양쪽에서 삽입 및 제거가 가능하도록 구현되어 있어서 맨 앞에서 요소를 제거할 때에도 상수 시간복잡도 O(1)를 유지한다.
  • 메모리 사용: 리스트는 동적 배열로 구현되어 있어서 큐에 요소를 추가하거나 제거할 때마다 내부 배열의 크기를 조정해야 할 수도 있다. 이로 인해 메모리 할당 및 복사 비용이 발생할 수 있다. deque는 연결 리스트로 구현되어 있어서 내부적으로는 작은 블록들로 나눠져 있으며, 큐의 요소를 추가하거나 제거할 때에는 블록 단위로 메모리를 할당하고 해제하여 메모리 사용을 최적화한다.

문제점 2) input() 함수 사용

• 해결: sys.stdin.readline() 함수 사용
• input() 함수는 입력을 받을 때 사용자가 엔터(Enter) 키를 누를 때까지 대기한다. 이는 사용자가 입력을 마치지 않으면 계속해서 대기하게 되므로, 시간초과 에러가 발생할 수 있다.
• sys.stdin.readline() 함수는 sys 모듈에 있는 표준 입력 스트림(stdin)의 한 줄을 읽는 함수이다. 이 함수는 개행 문자(줄 바꿈)를 포함한 한 줄을 읽어들이기 때문에 input() 함수와 달리 사용자가 엔터 키를 누를 때까지 대기하지 않는다. 또한, sys.stdin.readline() 함수는 더 빠른 속도로 입력을 처리하기 때문에 대량의 입력을 받을 때 성능이 향상된다.
• 따라서 시간 제한이 있는 환경에서는 sys.stdin.readline() 함수를 사용하는 것이 보통 좋은 선택이다.

2. 그 밖의 수정사항

• for 조건문 아래 첫줄에서 len(order)는 항상 1보다 클 수밖에 없다..! 완전 잘못 짠 코드.. startswith() 함수를 이용한 코드로 새로 변경하였다!
• 파이썬에서 상수를 나타내는 변수는 대문자와 밑줄로 구성된 이름으로 짓는 것이 일반적인 컨벤션!
• try ~ except 구문 대신 조건문으로 나타낼 수 있다면 굳이 try ~ except 구문을 쓸 필요 없다

Reference

• 백준 10845: 큐