[Algo Rhythm🕺💃] 프로그래머스 고득점 kit 디스크 컨트롤러

📚 문제 설명

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

 

예를들어

 

- 0ms 시점에 3ms가 소요되는 A작업 요청
- 1ms 시점에 9ms가 소요되는 B작업 요청
- 2ms 시점에 6ms가 소요되는 C작업 요청

 

와 같은 요청이 들어왔습니다. 이를 그림으로 표현하면 아래와 같습니다.

 

 

한 번에 하나의 요청만을 수행할 수 있기 때문에 각각의 작업을 요청받은 순서대로 처리하면 다음과 같이 처리 됩니다.

 

 

- A: 3ms 시점에 작업 완료 (요청에서 종료까지 : 3ms)
- B: 1ms부터 대기하다가, 3ms 시점에 작업을 시작해서 12ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 11ms)
- C: 2ms부터 대기하다가, 12ms 시점에 작업을 시작해서 18ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 16ms)

 

이 때 각 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균은 10ms(= (3 + 11 + 16) / 3)가 됩니다.

하지만 A → C → B 순서대로 처리하면

 

 

- 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)

 

제한 사항

• 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.

 

🎯 어떻게 풀었나

첫번째 시도  (40점 / 100점)

import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;

class Job {
    public int tReq;
    public int period;
    
    public Job(int tReq, int period){
        this.tReq = tReq;
        this.period = period;
    }
    
    public int getTReq(){
        return this.tReq;
    }
    
    public int getPeriod() {
        return this.period;
    }
}

class Solution {
    public int solution(int[][] jobs) {
        int avg = 0, sum = 0;
        int nJob = jobs.length;
        int jIdx = 0;
        int t = 0;
        int tRemaining = 0; // remaining time of current working job to be done
        
        PriorityQueue<Job> tReqQ = new PriorityQueue<>(Comparator.comparing(Job::getTReq));
        PriorityQueue<Job> periodQ = new PriorityQueue<>(Comparator.comparing(Job::getPeriod));
        
        // Phase 1 : init tReqQ
        for(int i = 0;i < nJob; i++) {
            int tReq = jobs[i][0];
            int period = jobs[i][1];
            
            tReqQ.offer(new Job(tReq, period));
        }
        
        
        while(!tReqQ.isEmpty() || !periodQ.isEmpty()) { 
            if(!tReqQ.isEmpty() && t == tReqQ.peek().tReq) {
                Job j = tReqQ.poll();
                
                periodQ.offer(new Job(j.tReq, j.period));
            }
            
            if(!periodQ.isEmpty() && tRemaining == 0) {
                Job j = periodQ.poll();
                
                tRemaining += j.period;
                sum += (j.period + t - j.tReq); // (tReq ~ tEnd) = period + (tStart - tReq) = period + tDelay
            }
            
            if(tRemaining > 0) {
                tRemaining--;
            }
            
            t++;
        }      
        
        avg = sum / nJob;
        
        return avg;
    }
}

 

두번째 시도

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
import java.util.PriorityQueue;

class Job {
    public int tReq;
    public int period;
    
    public Job(int tReq, int period){
        this.tReq = tReq;
        this.period = period;
    }
    
    public int getPeriod() {
        return this.period;
    }
}

class Solution {
    public int solution(int[][] jobs) {
        int avg = 0, sum = 0;
        int nJob = jobs.length;
        int jIdx = 0;
        int t = 0;
        int tRemaining = 0; // remaining time of current working job to be done
        
        PriorityQueue<Job> periodQ = new PriorityQueue<>(Comparator.comparing(Job::getPeriod));
        
        // Phase 1 : sort jobs by tReq
        Arrays.sort(jobs, (j1, j2) -> Integer.compare(j1[0], j2[0]));
        
        // Phase 2
        while(jIdx < nJob || !periodQ.isEmpty()) {
            while(jIdx < nJob && t >= jobs[jIdx][0]){ // 가능한 job들 큐에 넣기
                int tReq = jobs[jIdx][0];
                int period = jobs[jIdx][1];
                
                periodQ.offer(new Job(tReq, period));
                jIdx++;
            }
            
            if(!periodQ.isEmpty()) { //큐가 비어 있지 않으면 일할 수 있는 상태
                Job j = periodQ.poll();
                sum += j.period + (t - j.tReq); // (tReq ~ tEnd) = period + (tStart - tReq) = period + tDelay
                t += j.period;
            }
            else { // 큐가 비어 있으면 일할 수 없는 상태
                t = jobs[jIdx][0]; 
            }
        }
        
        avg = sum / nJob;
        
        return avg;
    }
}

 

🧐 왜 저렇게 풀었나

첫번째 시도 (40점/ 100점)

알고리즘의 핵심을 파악하는 것은 어렵지 않았다. 왜냐하면 OS시간에 SJF(Short Job First) 스케줄링 알고리즘을 배웠기 때문이다. 그래서 시간을 증가하면서 실행 가능한 작업들을 모두 소요시간을 기준으로 한 최소 힙에 넣고 실행할 수 있는 상태가 될 때마다 실행하며 요청부터 종료까지 소요된 시간의 평균을 구하기로 했다.

 

먼저 작업의 요청 시점과 소요시간을 멤버 변수로 가지는 Job이라는 클래스를 만들었다.

그리고 Job의 요청 시점을 기준으로 한 최소 힙인 tReqQ와 Job의 소요 시간을 기준으로 한 최소 힙인 periodQ를 만들었다.

tReqQ는 매개변수로 주어지는 2차원 배열 jobs가 요청 시점에 따라 오름 차순으로 정렬되어 있다는 보장이 없기 때문에 만들었고 periodQ는 가능한 Job들을 모으고 그 중 소요 시간이 가장 짧은 Job을 빠르게 찾기 위해 만들었다.

 

그 다음부터는 간단하다. 두 힙이 모두 비어질 때까지 다음을 반복한다.

tReqQ에서 꺼낸 Job의 요청시간이 현재 시간과 같으면 periodQ에 그 job을 넣는다.

일을 할 수 있는 상태(= 어떤 일이 끝나기까지 걸리는 시간이 0일때) periodQ에서 job 하나를 꺼낸다.

시간을 1씩 증가한다.

 

이론상 동작하긴 동작하는 코드지만 시간 초과에 딱 걸려버렸다...

더 효율적으로 코드를 수정할 필요가 있엇다.

 

두번째 시도

두번째 시도는 다른 분의 코드를 참고해서 해결했다.

핵심은 첫번째와 다르지 않다. 하지만 시간을 증가하는 방식에 있어서 첫번째 시도는 중간에 붕 뜬 시간을 모두 반복해야 했지만 두번째 시도는 중간에 붕 뜬 시간은 무시한다는 점에서 다르다.

 

📖 무엇을 배웠나

OS 때 배운 SJF(Short Job First) 알고리즘을 구현해서 재밌고 반가웠다.

그리고 나는 '더 효율적으로 풀 수는 없을까? 이게 최선일까?' 라고 늘 질문하는 자세가 필요하다는 것을 배웠다.