[카카오][이진트리][lv.3] 길찾기 게임 - 자바(Java)

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문제 링크
https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42892

프로그래머스

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문제

길 찾기 게임

전무로 승진한 라이언은 기분이 너무 좋아 프렌즈를 이끌고 특별 휴가를 가기로 했다.
내친김에 여행 계획까지 구상하던 라이언은 재미있는 게임을 생각해냈고 역시 전무로 승진할만한 인재라고 스스로에게 감탄했다.
라이언이 구상한(그리고 아마도 라이언만 즐거울만한) 게임은, 카카오 프렌즈를 두 팀으로 나누고, 각 팀이 같은 곳을 다른 순서로 방문하도록 해서 먼저 순회를 마친 팀이 승리하는 것이다.
그냥 지도를 주고 게임을 시작하면 재미가 덜해지므로, 라이언은 방문할 곳의 2차원 좌표 값을 구하고 각 장소를 이진트리의 노드가 되도록 구성한 후, 순회 방법을 힌트로 주어 각 팀이 스스로 경로를 찾도록 할 계획이다.
라이언은 아래와 같은 특별한 규칙으로 트리 노드들을 구성한다.

• 트리를 구성하는 모든 노드의 x, y 좌표 값은 정수이다.
• 모든 노드는 서로 다른 x값을 가진다.
• 같은 레벨(level)에 있는 노드는 같은 y 좌표를 가진다.
• 자식 노드의 y 값은 항상 부모 노드보다 작다.
• 임의의 노드 V의 왼쪽 서브 트리(left subtree)에 있는 모든 노드의 x값은 V의 x값보다 작다.
• 임의의 노드 V의 오른쪽 서브 트리(right subtree)에 있는 모든 노드의 x값은 V의 x값보다 크다.

아래 예시를 확인해보자.
라이언의 규칙에 맞게 이진트리의 노드만 좌표 평면에 그리면 다음과 같다. (이진트리의 각 노드에는 1부터 N까지 순서대로 번호가 붙어있다.)

노드를 잇는 간선(edge)을 모두 그리면 아래와 같은 모양이 된다.

위 이진트리에서 전위 순회(preorder), 후위 순회(postorder)를 한 결과는 다음과 같고, 이것은 각 팀이 방문해야 할 순서를 의미한다.

• 전위 순회 : 7, 4, 6, 9, 1, 8, 5, 2, 3
• 후위 순회 : 9, 6, 5, 8, 1, 4, 3, 2, 7

다행히 두 팀 모두 머리를 모아 분석한 끝에 라이언의 의도를 간신히 알아차렸다.

그러나 여전히 문제는 남아있다. 노드의 수가 예시처럼 적다면 쉽게 해결할 수 있겠지만, 예상대로 라이언은 그렇게 할 생각이 전혀 없었다.
이제 당신이 나설 때가 되었다.
곤경에 빠진 카카오 프렌즈를 위해 이진트리를 구성하는 노드들의 좌표가 담긴 배열 nodeinfo가 매개변수로 주어질 때,
노드들로 구성된 이진트리를 전위 순회, 후위 순회한 결과를 2차원 배열에 순서대로 담아 return 하도록 solution 함수를 완성하자.
제한사항

• nodeinfo는 이진트리를 구성하는 각 노드의 좌표가 1번 노드부터 순서대로 들어있는 2차원 배열이다.
  • nodeinfo의 길이는 1 이상 10,000 이하이다.
  • nodeinfo[i] 는 i + 1번 노드의 좌표이며, [x축 좌표, y축 좌표] 순으로 들어있다.
  • 모든 노드의 좌표 값은 0 이상 100,000 이하인 정수이다.
  • 트리의 깊이가 1,000 이하인 경우만 입력으로 주어진다.
  • 모든 노드의 좌표는 문제에 주어진 규칙을 따르며, 잘못된 노드 위치가 주어지는 경우는 없다.

✅ 풀이 과정

0. 자료구조 / 알고리즘 선택

이진트리 생성과 삽입 : 배열과 이진트리 구현
▶ 입력데이터가 배열이라 배열로 했다.
▶ 배열에서 낭비되는 공간은 없어서 괜찮다!
▶ 이진트리는 구현해야한다.......하

순회 : Arraylist와 재귀
▶ 순회는 add함수로 간단하게 데이터 넣으려고!
▶ 재귀로 순회하는 방법밖에 모르기는 함 ㅋㅋ
▶ 전위 후위 순회 코드가 재귀로 구현하면 굉장히 간단하다

 

 

1. 수도코드/ 알고리즘 생각

 

 

 

Solution

• 입력 순서대로 노드 번호가 할당되므로, 새로운 배열을 만들어서 정보를 같이 볼 수 있게 저장한다.
• 자식노드의 기준을 봤다. x의 좌표를 기준으로 왼쪽자식인지, 오른쪽 자식인지 체크한다 (x좌표는 다 다르다)
• 결국 아래 어딘가에 노드가 들어가려면, 부모노드가 먼저 생성되어야한다. 따라서 y좌표를 기준으로 정렬을 해줬다. (*DESC)
• 왼쪽 자식 노드부터 삽입해주려고 x좌표도 정렬했다. (*ASC)
• 정렬을 한 순서대로 트리에 삽입한다.
• 모든 삽입이 끝난 트리를 전위순회, 후위순회를 호출하고, 결과를 합쳐서 answer를 리턴하면 끝

 

Node Class

• 좌표정보, 노드번호, Node left, Node right
• constructor(좌표와 노드번호), getter, setter

 

Binary Search Class

• root Node
• constructor() root <- null 
• insert(좌표와 노드번호)
  • 좌표, 노드번호로 노드 생성
  • root가 null일 경우 root 할당 
  • current= root, parrent = null
  • 본인의 위치를 찾을때까지 무한반복
    •  parent = current
    • x좌표 비교
      • current = current.자식
      • current가 null이면 현재 이곳이 드디어 찾은 본인의 위치임 --  세팅해줌
• 전위순회/preorder(root, depth, list) 
  • root 가 null이 아니면 재귀호출
  • Parent - Left - Right
• 후위순회/postorder(root, depth, list) 
  • root 가 null이 아니면 재귀호출
  • Left - Right - Parent 

✅ 내가 쓴 정답코드

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

class Solution {
    public int[][] solution(int[][] nodeinfo) {
        int data_size = nodeinfo.length;

        int[][] orderData = new int[data_size][3];
        for(int i=0 ;i<data_size;i++) {
            orderData[i][0] = nodeinfo[i][0];
            orderData[i][1] = nodeinfo[i][1];
            orderData[i][2] = i+1;
        }


        //이진트리에 들어갈 순서 만들기
        //2차월 배열 정렬 1번쨰 열 다음 0번째 열 기준(다중 배열 정렬)
        Arrays.sort(orderData, (o1, o2) -> {
            if(o1[1] == o2[1]) {
                return o1[0] - o2[0]; //x좌표 ASC
            }else {
                return o2[1] - o1 [1]; //y좌표 DESC
            }
        });

        BinarySearchTree bt = new BinarySearchTree();
        //이진트리에 데이터 삽입
        for(int i = 0; i< data_size; i++) {
            x = orderData[i][0];
            y = orderData[i][1];
            nodeNum = orderData[i][2];

            bt.insert(x,y,nodeNum);
        }

        // 전위순회 호출
        ArrayList<Integer> preOrdered = bt.preOrder(bt.root,0,new ArrayList<Integer>());

        // 후위순회 호출
        ArrayList<Integer> postOrdered = bt.postOrder(bt.root, 0, new ArrayList<Integer>());

        //answer에 전위순회결과 , 후위순회결과 할당
        int [][] answer = new int[2][data_size];
        for(int i = 0; i < data_size; i++) {
            answer[0][i] = preOrdered.get(i);
            answer[1][i] = postOrdered.get(i);
        }


        return answer;

    }
    
    public class Node {
        int data;
        int x;
        int y;
        Node left;
        Node right;

        Node(int x, int y, int data){
            this.setX(x);
            this.setY(y);
            this.setData(data);
            setLeft(null);
            setRight(null);
        }

        public int getX() {
            return x;
        }

        public void setX(int x) {
            this.x = x;
        }

        public int getY() {
            return y;
        }

        public void setY(int y) {
            this.y = y;
        }

        public int getData() {
            return data;
        }

        public void setData(int data) {
            this.data = data;
        }

        public Node getLeft() {
            return left;
        }

        public void setLeft(Node left) {
            this.left = left;
        }

        public Node getRight() {
            return right;
        }

        public void setRight(Node right) {
            this.right = right;
        }
    }


    //binary Search Tree
    public class BinarySearchTree {

        Node root;

        BinarySearchTree(){
            root = null;
        }

        //트리에 노드 추가
        public void insert (int x, int y, int data) {
            Node newNode = new Node(x,y,data);

            if (root == null) {
                root = newNode;
                return;
            }

            Node currentNode = root;
            Node parentNode = null;

            while(true) {
                parentNode = currentNode;

                //모든 노드는 서로 다른 x값을 가지므로 비교할 때 큰지 작은지만 확인
                if (x < currentNode.getX()){  //왼쪽 자식
                    currentNode = currentNode.getLeft();
                    if(currentNode == null){
                        parentNode.setLeft(newNode);
                        return;
                    }
                }
                else { //x > currentNode.getX()  //오른쪽 자식
                    currentNode = currentNode.getRight();
                    if(currentNode == null){
                        parentNode.setRight(newNode);
                        return;
                    }
                }
            }
        }


        //트리 전위 순회
        // parent > left > right
        public ArrayList<Integer> preOrder(Node root, int depth, ArrayList<Integer> list) {

            if(root!=null) {
                list.add(root.getData());
                preOrder(root.getLeft(), depth+1, list);
                preOrder(root.getRight(), depth+1, list);
            }

            return list;
        }

        //트리 후위 순회
        // left > right > parent
        public ArrayList<Integer> postOrder(Node root, int depth, ArrayList<Integer> list) {

            if(root!=null) {
                postOrder(root.getLeft(), depth+1, list);
                postOrder(root.getRight(), depth+1, list);
                list.add(root.getData());
            }

            return list;
        }
    }
}

느낀점

• 사실 y좌표는 node에서 안사용되어서 필요없는데 그냥 넣어주었다.
• 정렬 할 때 바로 익명+람다로 저렇게 쓰는걸 처음 해봤다..!
• 이진 트리 복습이 아주 잘 되었다... 이거 바로 프로그래머스 환경에서 풀라고 하면 못풀것 같다.