프로그래머스_후보키(JAVA)

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코딩테스트 연습 - 후보키

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.)

입출력 예

 

relation	result
[["100","ryan","music","2"],["200","apeach","math","2"],["300","tube","computer","3"],["400","con","computer","4"],["500","muzi","music","3"],["600","apeach","music","2"]]	2

입출력 예 설명

입출력 예 #1
문제에 주어진 릴레이션과 같으며, 후보 키는 2개이다.

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[문제 풀이]

• public void combination(int idx, int n, String[][] relation) : n개의 컬럼을 선택하여 후보키인지 확인하는 함수
  • n=1~컬럼 길이까지 증가시켜가며 확인
  • 후보키 조합에서 컬럼 순서는 상관없으므로, 순차적으로 탐색할 것이다.
  • static boolean[] v : i번 컬럼 선택 여부
  • static ArrayList<Integer> al : 후보키인지 확인하고 싶은 후보키 조합을 임시로 저장할 arraylist, 컬럼 번호로 저장
  • static ArrayList<ArrayList<Integer>> can : 가능한 후보키를 저장할 arraylist, 컬럼 번호로 저장
  • 매개변수
    • int idx: 탐색할 컬럼 번호
    • int n: 선택할 컬럼 개수
  • i=idx부터 v.length 전까지 i를 증가시켜가며 i번째 컬럼의 선택 여부를 파악한다. (백트래킹 이용)
    • 만약 아직 방문하지 않았다면,
      • v[i]를 true로 변경
      • al에 i 추가
      • n은 1 감소
      • idx = i
      • 다시 combination 함수 호출
      • n은 다시 1 증가
      • al에서 i 제거
      • v[i]를 false로 변경
  • n==0이라면, 해당 조합이 후보키인지 확인한다.
    • 만약 이미 확정된 후보키를 저장하는 can에 존재하는 후보키 중 al에 포함되는 것이 있다면, al에 들어있는 조합의 컬럼들은 후보키가 될 수 없으므로 return한다.
      • 예를 들어, can에 <1,2> 가 들어있고, al이 <1, 2, 3>이라면, <1, 2>가 중복되게 된다. 즉 <1, 2, 3> 컬럼의 조합이 모두 유일하다고 하더라도 최소성을 만족하지 못하게 되므로 후보키가 될 수 없다. 
    • HashSet<ArrayList<String>> set = new HashSet<>() : 유일성을 확인하기 위해, al에 존재하는 컬럼 번호들로 조합을 만들었을 때, 중복되는 값이 없는 후보키인지 확인하기 위해, al에 존재하는 컬럼 번호들로 만든 조합을 저장할 set이다. 만약 중복되는 값이 있다면, 최종 set의 size가 relation.length보다 작게 될 것이다. 
      • 예를 들어, al에 0, 1이 들어있다면, set에는 [100, ryan], [200, apeach] ... 와 같이 들어가게 될 것이다.
      • 만약 [100, ryan] 조합이 한 번 더 등장하게 되면, set은 중복을 허용하지 않으므로 [100, ryan] 조합은 set에 하나만 존재하게 될 것이다. 
      • 이 때는 유일성을 만족하지 못하는 것이므로 후보키가 될 수 없다.
    • 최소성을 만족하고, 완성한 set의 size가 relation.length와 동일하다면 유일하다면 해당 조합은 후보키가 될 수 있따. 따라서 can에 해당 조합의 arraylist를 넣어준다.
• public int solution(String[][] relation): 메인 함수
  • n을 1부터 relation[0].length까지 증가시키며 확인한다.
  • 최종 can의 size가 가능한 후보키의 개수가 되므로 answer = can.size(); 가 되고, 이를 반환하고 종료한다.

[코드]

import java.util.*;
class Solution {
    static boolean[] v;
    static ArrayList<Integer> al;
    static ArrayList<ArrayList<Integer>> can ;
    public void combination(int idx, int n, String[][] relation){
        
        if(n==0){
            HashSet<ArrayList<String>> set = new HashSet<>();
            for(int i=0;i<can.size();i++){
                ArrayList<Integer> temp2 = can.get(i);
                if(al.containsAll(temp2))
                    return;
            }
            for(int i=0;i<relation.length;i++){
                ArrayList<String> al2 = new ArrayList<>();
                for(int j=0;j<al.size();j++){
                    al2.add(relation[i][al.get(j)]);
                }
                
                set.add(al2);
            }
            
            if(set.size()==relation.length){
                ArrayList<Integer> al4 = new ArrayList<>();
                al4.addAll(al);
                can.add(al4);
            }
            return;
        }
        for(int i=idx;i<v.length;i++){
            if(!v[i]){
                v[i] = true;
                al.add(i);
                n-=1;
                combination(idx, n, relation);
                n+=1;
                al.remove(al.indexOf(i));
                v[i]=false;
            }
        }
        
    }
    public int solution(String[][] relation) {
        int answer = 0;
        
        can = new ArrayList<>();
      
        for(int i=1;i<=relation[0].length;i++){
            v = new boolean[relation[0].length];
            al = new ArrayList<>();
            combination(0, i, relation);
        }
        
        answer=can.size();
        
        return answer;
    }
}