오늘은 스택과 큐를 이용해 풀 수 있는 문제들을 정리하도록 하겠습니다. 스택은 나중에 넣은 값을 먼저 꺼내는 자료구조(LIFO)이고, 큐는 먼저 넣은 값을 먼저 꺼내는 자료구조(FIFO)입니다. 1번부터 5번까지는 Stack으로, 6번부터 8번까지는 Queue로 풀이하였습니다.
1. 올바른 괄호
괄호가 입력되면 올바른 괄호이면 "YES", 올바르지 않으면 "NO"를 출력하는 문제입니다. 예를 들어 (())()는 괄호의 쌍이 올바르게 위치하지만, (()()))은 올바른 괄호가 아닙니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 첫 번째 줄에 괄호 문자열이 입력됩니다. 문자열의 최대 길이는 30입니다.
- 출력: 첫 번째 줄에 YES 또는 NO를 출력합니다.
예시 입력과 출력은 아래와 같습니다.
(()(()))(()
NO
풀이
여는 괄호는 스택에 넣고, 닫는 괄호가 나오면 스택에서 하나를 꺼냅니다. 닫는 괄호가 나왔는데 스택이 비어 있거나, 문자열을 모두 확인한 뒤에도 스택에 괄호가 남아 있으면 올바르지 않은 괄호로 판단합니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
public class CorrectParenthesis {
public static void main (String [] args) {
CorrectParenthesis correctParenthesis = new CorrectParenthesis();
Scanner in = new Scanner(System.in);
String str = in.next();
correctParenthesis.solution(str);
}
boolean solution(String str) {
boolean answer = true;
Stack<Character> stack = new Stack<>();
char [] ar = str.toCharArray();
for (char c : ar) {
if (c == '(') {
stack.push(c);
} else {
if (!stack.isEmpty()) {
stack.pop();
} else {
answer = false;
}
}
}
if(!stack.isEmpty()) answer = false;
System.out.println(answer);
return answer;
}
}
2. 괄호 문자 제거
입력된 문자열에서 소괄호 ( ) 사이에 존재하는 모든 문자를 제거하고 남은 문자만 출력하는 문제입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 첫 줄에 문자열이 주어집니다. 문자열의 길이는 100을 넘지 않습니다.
- 출력: 남은 문자만 출력합니다.
예시 입력과 출력은 아래와 같습니다.
(A(BC)D)EF(G(H)(IJ)K)LM(N)
EFLM
풀이
닫는 괄호가 아닌 문자는 모두 스택에 넣고, 닫는 괄호가 나오면 여는 괄호가 나올 때까지 스택에서 꺼냅니다. 이렇게 하면 괄호 안의 문자가 함께 빠지고, 마지막에 스택에 남은 문자가 답이 됩니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
public class removeParenthesis {
public static void main (String [] args) {
removeParenthesis removeParenthesis = new removeParenthesis();
Scanner in = new Scanner(System.in);
String str = in.next();
removeParenthesis.solution(str);
}
void solution(String str) {
String answer = "";
Stack<Character> stack = new Stack<>();
char [] ar = str.toCharArray();
for (char c : ar) {
if (c == ')') {
while (stack.pop() != '(');
} else {
stack.push(c);
}
}
for (Character character : stack) {
answer += character;
}
System.out.println(answer);
}
}
3. 크레인 인형뽑기 (카카오)
게임 개발자인 죠르디는 크레인 인형뽑기 기계를 모바일 게임으로 만들려고 합니다. 게임의 재미를 높이기 위해 화면 구성과 규칙을 다음과 같이 게임 로직에 반영하려고 합니다.
게임 화면은 1 x 1 크기의 칸들로 이루어진 N x N 크기의 정사각 격자이며, 위쪽에는 크레인이 있고 오른쪽에는 바구니가 있습니다. 각 격자 칸에는 다양한 인형이 들어 있으며, 인형이 없는 칸은 빈칸입니다. 모든 인형은 1 x 1 크기의 격자 한 칸을 차지하며 격자의 가장 아래 칸부터 차곡차곡 쌓여 있습니다.
게임 사용자는 크레인을 좌우로 움직여서 멈춘 위치에서 가장 위에 있는 인형을 집어 올릴 수 있습니다. 집어 올린 인형은 바구니에 쌓이는데, 이때 바구니의 가장 아래 칸부터 인형이 순서대로 쌓입니다. 예를 들어 [1번, 5번, 3번] 위치에서 순서대로 인형을 집어 올리면 세 인형이 그 순서대로 바구니에 쌓입니다.
만약 같은 모양의 인형 두 개가 바구니에 연속해서 쌓이게 되면 두 인형은 터뜨려지면서 바구니에서 사라집니다. 위 상태에서 이어서 [5번] 위치에서 인형을 집어 바구니에 쌓으면 같은 모양 인형 두 개가 없어집니다.
크레인 작동 시 인형이 집어지지 않는 경우는 없으나, 인형이 없는 곳에서 크레인을 작동시키는 경우에는 아무런 일도 일어나지 않습니다. 또한 바구니는 모든 인형이 들어갈 수 있을 만큼 충분히 크다고 가정합니다.
게임 화면의 격자 상태가 담긴 2차원 배열 board와 인형을 집기 위해 크레인을 작동시킨 위치가 담긴 배열 moves가 매개변수로 주어질 때, 크레인을 모두 작동시킨 후 터트려져 사라진 인형의 개수를 구하는 문제입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력
- 첫 줄에 자연수 N(5<=N<=30)이 주어집니다.
- 두 번째 줄부터 N*N board 배열이 주어집니다.
- board의 각 칸에는 0 이상 100 이하인 정수가 담겨 있습니다. 0은 빈칸을 나타냅니다.
- 1 ~ 100의 각 숫자는 각기 다른 인형의 모양을 의미하며, 같은 숫자는 같은 모양의 인형을 나타냅니다.
- board 배열이 끝난 다음 줄에 moves 배열의 길이 M이 주어지고, 마지막 줄에 moves 배열이 주어집니다.
- moves 배열의 크기는 1 이상 1,000 이하입니다.
- moves 배열 각 원소들의 값은 1 이상이며 board 배열의 가로 크기 이하인 자연수입니다.
- 출력: 첫 줄에 터트려져 사라진 인형의 개수를 출력합니다.
예시 입력과 출력은 아래와 같습니다.
5
0 0 0 0 0
0 0 1 0 3
0 2 5 0 1
4 2 4 4 2
3 5 1 3 1
8
1 5 3 5 1 2 1 4
4
풀이
바구니를 스택으로 둡니다. moves의 위치마다 board의 해당 열을 위에서부터 내려가며 처음 만나는 인형을 꺼내고, 그 칸은 0으로 바꿉니다. 꺼낸 인형이 스택 맨 위의 인형과 같으면 스택에서 꺼내고 사라진 인형 수에 2를 더하며, 다르면 스택에 넣습니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
public class KakaoBalloonPop {
public static void main (String [] args) {
KakaoBalloonPop kakaoBalloonPop = new KakaoBalloonPop();
Scanner in = new Scanner(System.in);
int boardCount = in.nextInt();
int [][] board = new int[boardCount][boardCount];
for(int i=0; i<boardCount; i++) {
for(int j=0; j<boardCount; j++) {
board[i][j] = in.nextInt();
}
}
int moveCount = in.nextInt();
int [] moves = new int[moveCount];
for(int i=0; i<moveCount; i++) {
moves[i] = in.nextInt();
}
kakaoBalloonPop.solution(boardCount, board, moveCount, moves);
}
void solution(int boardCount, int [][] board, int moveCount, int [] moves) {
int answer = 0;
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
for(int i=0; i<moveCount; i++) {
for(int j=0; j<boardCount; j++) {
if (board[j][moves[i]-1] != 0) {
int temp = board[j][moves[i]-1];
board[j][moves[i]-1] = 0;
if (!stack.isEmpty() && temp == stack.peek()) {
answer+=2;
stack.pop();
} else {
stack.push(temp);
}
break;
}
}
}
System.out.println(answer);
}
}
4. 후위식 연산
후위연산식이 주어지면 연산한 결과를 출력하는 문제입니다. 예를 들어 3*(5+2)-9를 후위연산식으로 표현하면 352+*9-이고, 그 결과는 12입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 첫 줄에 후위연산식이 주어집니다. 연산식의 길이는 50을 넘지 않습니다. 식은 1~9의 숫자와 +, -, *, / 연산자로만 이루어집니다.
- 출력: 연산한 결과를 출력합니다.
예시 입력과 출력은 아래와 같습니다.
352+*9-
12
풀이
숫자는 스택에 넣고, 연산자가 나오면 스택에서 두 개를 꺼내 계산한 뒤 결과를 다시 스택에 넣습니다. 먼저 꺼낸 값이 오른쪽 피연산자(rt), 나중에 꺼낸 값이 왼쪽 피연산자(lt)가 되므로 lt-rt, lt/rt처럼 순서를 지켜 계산합니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
public class Postfix {
public static void main (String [] args) {
Postfix postfix = new Postfix();
Scanner in = new Scanner(System.in);
String str = in.next();
postfix.solution(str);
}
void solution(String str) {
char [] arr = str.toCharArray();
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
for (char c : arr) {
if ( Character.isDigit(c)) {
stack.push((c - '0'));
//숫자
} else {
//특수문자
int rt = stack.pop();
int lt = stack.pop();
int calcResult = 0;
switch (c) {
case '+' :
calcResult = lt+rt;
break;
case '-' :
calcResult = lt-rt;
break;
case '*' :
calcResult = lt*rt;
break;
case '/' :
calcResult = lt/rt;
break;
}
stack.push(calcResult);
}
}
System.out.println(stack.get(0));
}
}
5. 쇠막대기
여러 개의 쇠막대기를 레이저로 절단하려고 합니다. 효율적인 작업을 위해 쇠막대기를 아래에서 위로 겹쳐 놓고, 레이저를 위에서 수직으로 발사하여 쇠막대기들을 자릅니다. 쇠막대기와 레이저의 배치는 다음 조건을 만족합니다.
- 쇠막대기는 자신보다 긴 쇠막대기 위에만 놓일 수 있습니다.
- 쇠막대기를 다른 쇠막대기 위에 놓는 경우 완전히 포함되도록 놓되, 끝점은 겹치지 않도록 놓습니다.
- 각 쇠막대기를 자르는 레이저는 적어도 하나 존재합니다.
- 레이저는 어떤 쇠막대기의 양 끝점과도 겹치지 않습니다.
이러한 레이저와 쇠막대기의 배치는 다음과 같이 괄호를 이용하여 왼쪽부터 순서대로 표현할 수 있습니다.
- 레이저는 여는 괄호와 닫는 괄호의 인접한 쌍 '( )'으로 표현됩니다. 또한, 모든 '( )'는 반드시 레이저를 표현합니다.
- 쇠막대기의 왼쪽 끝은 여는 괄호 '('로, 오른쪽 끝은 닫힌 괄호 ')'로 표현됩니다.
쇠막대기는 레이저에 의해 몇 개의 조각으로 잘리는데, 예시 입력 1의 배치에서 가장 위에 있는 두 개의 쇠막대기는 각각 3개와 2개의 조각으로 잘리고, 같은 방식으로 주어진 쇠막대기들은 총 17개의 조각으로 잘립니다.
쇠막대기와 레이저의 배치를 나타내는 괄호 표현이 주어졌을 때, 잘린 쇠막대기 조각의 총 개수를 구하는 문제입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 한 줄에 쇠막대기와 레이저의 배치를 나타내는 괄호 표현이 공백 없이 주어집니다. 괄호 문자의 개수는 최대 100,000입니다.
- 출력: 잘린 조각의 총 개수를 나타내는 정수를 한 줄에 출력합니다.
예시 입력 1과 출력은 아래와 같습니다.
()(((()())(())()))(())
17
예시 입력 2와 출력은 아래와 같습니다.
(((()(()()))(())()))(()())
24
풀이
여는 괄호는 스택에 넣고, 닫는 괄호가 나오면 스택에서 하나를 꺼냅니다. 이때 바로 앞 문자가 여는 괄호였다면 레이저이므로, 스택에 남아 있는 괄호 수(레이저가 지나가는 쇠막대기 수)만큼 조각을 더합니다. 바로 앞 문자가 닫는 괄호였다면 쇠막대기 하나가 끝난 것이므로 마지막 조각 1개를 더합니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
public class IronRod {
public static void main (String [] args) {
IronRod ironRod = new IronRod();
Scanner in = new Scanner(System.in);
String str = in.next();
ironRod.solution(str);
}
void solution(String str) {
Stack<Character> stack = new Stack<>();
int answer = 0;
char [] arr = str.toCharArray();
for (int i=0; i<arr.length; i++) {
if (arr[i] == '(') {
stack.push(arr[i]);
} else {
stack.pop();
if (arr[i-1] == '(') {
answer += stack.size();
} else {
answer += 1;
}
}
}
System.out.println(answer);
}
}
6. 공주 구하기
정보 왕국의 이웃 나라 외동딸 공주가 숲속의 괴물에게 잡혀갔습니다. 정보 왕국에는 왕자가 N명이 있는데 서로 공주를 구하러 가겠다고 합니다. 정보 왕국의 왕은 다음과 같은 방법으로 공주를 구하러 갈 왕자를 결정하기로 했습니다.
- 왕은 왕자들을 나이 순으로 1번부터 N번까지 차례로 번호를 매깁니다.
- 1번 왕자부터 N번 왕자까지 순서대로 시계 방향으로 돌아가며 동그랗게 앉게 합니다.
- 1번 왕자부터 시계 방향으로 돌아가며 1부터 시작하여 번호를 외치게 합니다.
- 한 왕자가 K(특정 숫자)를 외치면 그 왕자는 공주를 구하러 가는 데서 제외되고 원 밖으로 나오게 됩니다.
- 그리고 다음 왕자부터 다시 1부터 시작하여 번호를 외칩니다.
이렇게 해서 마지막까지 남은 왕자가 공주를 구하러 갈 수 있습니다.
예를 들어 총 8명의 왕자가 있고, 3을 외친 왕자가 제외된다고 하겠습니다. 처음에는 3번 왕자가 3을 외쳐 제외됩니다. 이어 6, 1, 5, 2, 8, 4번 왕자가 차례대로 제외되고, 마지막까지 남게 된 7번 왕자가 공주를 구하러 갑니다.
N과 K가 주어질 때 공주를 구하러 갈 왕자의 번호를 출력하는 문제입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 첫 줄에 자연수 N(5<=N<=1,000)과 K(2<=K<=9)가 주어집니다.
- 출력: 첫 줄에 마지막 남은 왕자의 번호를 출력합니다.
예시 입력과 출력은 아래와 같습니다.
8 3
7
풀이
1번부터 N번까지 왕자 번호를 큐에 넣습니다. 큐 앞에서 꺼낸 번호를 다시 뒤에 넣는 방식으로 원을 따라 도는 것을 표현하고, 제외할 왕자는 꺼낸 뒤 다시 넣지 않습니다. 큐에 한 명만 남으면 그 번호를 출력합니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
public class SaveThePrincess {
public static void main (String [] args) {
SaveThePrincess saveThePrincess = new SaveThePrincess();
Scanner in = new Scanner(System.in);
int n = in.nextInt();
int k = in.nextInt();
saveThePrincess.solution(n, k);
}
void solution(int n, int k) {
Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
for (int i=1; i<=n; i++) {
queue.offer(i);
}
while(!queue.isEmpty()) {
for (int i=0; i<k; i++) {
queue.offer(queue.poll());
}
queue.poll();
if (queue.size() == 1) {
System.out.println(queue.poll());
}
}
}
}
이 코드는 예시 입력 8 3을 넣으면 기대값 7이 아니라 6을 출력합니다. 안쪽 for문이 K명을 뒤로 보낸 다음 맨 앞의 왕자를 제외해 K번째가 아니라 K+1번째 왕자가 빠지기 때문이며, 뒤로 보내는 횟수를 K-1번으로 줄이면 됩니다.
7. 교육과정 설계
현수는 1년 과정의 수업 계획을 짜야 합니다. 수업 중에는 필수과목이 있는데, 이 필수과목은 반드시 이수해야 하며 그 순서도 정해져 있습니다.
만약 총 과목이 A, B, C, D, E, F, G가 있고, 여기서 필수과목이 CBA로 주어지면 필수과목은 C, B, A과목이며 이 순서대로 꼭 수업 계획을 짜야 합니다. 여기서 순서란 B과목은 C과목을 이수한 후에 들어야 하고, A과목은 C와 B를 이수한 후에 들어야 한다는 것입니다.
현수가 C, B, D, A, G, E로 수업 계획을 짜면 제대로 된 설계이지만, C, G, E, A, D, B 순서로 짰다면 잘못 설계된 수업 계획이 됩니다. 수업 계획은 그 순서대로 앞의 수업이 이수되면 다음 수업을 시작하는 것으로 해석하고, 수업 계획서상의 각 과목은 무조건 이수된다고 가정합니다.
필수과목 순서가 주어졌을 때, 현수가 짠 N개의 수업 설계가 잘된 것이면 "YES", 잘못된 것이면 "NO"를 출력하는 문제입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 첫 줄에 필수과목의 순서가 주어집니다. 모든 과목은 영문 대문자입니다. 두 번째 줄부터 현수가 짠 수업 설계가 주어집니다(수업 설계의 길이는 30 이하입니다).
- 출력: 첫 줄에 수업 설계가 잘된 것이면 "YES", 잘못된 것이면 "NO"를 출력합니다.
예시 입력과 출력은 아래와 같습니다.
CBA
CBDAGE
YES
풀이
필수과목을 순서대로 큐에 넣습니다. 수업 계획의 과목을 앞에서부터 확인하면서 그 과목이 큐에 있으면 큐에서 하나를 꺼내 같은 과목인지 비교하고, 다르면 잘못된 설계로 판단합니다. 계획을 모두 확인한 뒤에도 큐에 필수과목이 남아 있으면 이수하지 않은 필수과목이 있는 것이므로 역시 잘못된 설계입니다.
package com.company.stackandqueue;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Scanner;
public class EducationPlan {
public static void main (String [] args) {
EducationPlan educationPlan = new EducationPlan();
Scanner in = new Scanner(System.in);
String need = in.next();
String plan = in.next();
educationPlan.solution(need, plan);
}
void solution(String need, String plan) {
boolean result = true;
Queue<Character> queue = new LinkedList<>();
for (Character c : need.toCharArray()) {
queue.offer(c);
}
for (Character c : plan.toCharArray()) {
if (queue.contains(c)) {
if (queue.poll() != c) {
result = false;
}
}
}
if(queue.size() > 0) {
result = false;
}
System.out.println(result);
}
}
8. 응급실
메디컬 병원 응급실에는 의사가 한 명밖에 없습니다. 응급실은 환자가 도착한 순서대로 진료를 합니다. 하지만 위험도가 높은 환자는 의사가 빨리 응급조치를 해야 합니다. 이런 문제를 보완하기 위해 응급실은 다음과 같은 방법으로 환자의 진료 순서를 정합니다.
- 환자가 접수한 순서대로의 목록에서 제일 앞에 있는 환자를 꺼냅니다.
- 나머지 대기 목록에서 꺼낸 환자보다 위험도가 높은 환자가 존재하면 대기 목록 제일 뒤로 다시 넣습니다. 그렇지 않으면 진료를 받습니다.
즉, 대기 목록에 자기보다 위험도가 높은 환자가 없을 때 자신이 진료를 받는 구조입니다.
현재 N명의 환자가 대기 목록에 있습니다. N명의 대기 목록 순서의 환자 위험도가 주어지면, 대기 목록상의 M번째 환자가 몇 번째로 진료를 받는지 출력하는 문제입니다. 대기 목록상의 M번째는 대기 목록의 제일 처음 환자를 0번째로 간주하여 표현한 것입니다.
입력과 출력 조건은 아래와 같습니다.
- 입력: 첫 줄에 자연수 N(5<=N<=100)과 M(0<=M<N)이 주어집니다. 두 번째 줄에 접수한 순서대로 환자의 위험도(50<=위험도<=100)가 주어집니다. 위험도는 값이 높을수록 더 위험하다는 뜻이며, 같은 값의 위험도가 존재할 수 있습니다.
- 출력: M번째 환자가 몇 번째로 진료받는지 출력합니다.
예시 입력 1과 출력은 아래와 같습니다.
5 2
60 50 70 80 90
3
예시 입력 2와 출력은 아래와 같습니다.
6 3
70 60 90 60 60 60
4
풀이
환자의 접수 순서(seq)와 위험도(risk)를 함께 담는 Patient 클래스를 만들어 큐에 넣습니다. 큐에서 환자를 꺼낸 뒤 남은 환자 중 위험도가 더 높은 환자가 있으면 다시 큐 뒤에 넣고, 없으면 진료 순서를 하나 늘립니다. 진료받은 환자의 seq가 M과 같을 때의 순서를 출력합니다.
class Patient {
private int seq;
private int risk;
public Patient(int seq, int risk) {
this.seq = seq;
this.risk = risk;
}
public int getSeq() {
return seq;
}
public int getRisk() {
return risk;
}
@Override
public String toString() {
return "Patient{" +
"seq=" + seq +
", risk=" + risk +
'}';
}
}
public class EmergencyRoom {
public static void main (String [] args) {
EmergencyRoom educationPlan = new EmergencyRoom();
Scanner in = new Scanner(System.in);
int humanCount = in.nextInt();
int number = in.nextInt();
int [] risks = new int[humanCount];
for (int i=0; i<humanCount; i++) {
risks[i] = in.nextInt();
}
educationPlan.solution(humanCount, number, risks);
}
void solution(int humanCount, int number, int [] risks) {
int answer = 0;
Queue<Patient> queue = new LinkedList<>();
for (int i=0; i<humanCount; i++) {
queue.offer(new Patient(i, risks[i]));
}
while(!queue.isEmpty()) {
Patient temp = queue.poll();
for (Patient patient : queue) {
if (temp.getRisk() < patient.getRisk()) {
queue.offer(temp);
temp = null;
break;
}
}
//진료를 받을 수 있음
if (temp != null) {
answer++;
if (temp.getSeq() == number) System.out.println(answer);
}
}
}
}
마무리
오늘은 스택과 큐를 이용해 푸는 문제 8개를 정리하였습니다. 괄호의 짝을 맞추거나 가장 최근에 넣은 값과 비교해야 할 때는 스택을, 정해진 순서대로 돌아가며 처리해야 할 때는 큐를 사용하였습니다.
댓글
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