[프로그래머스] 디스크 컨트롤러 Java 풀이

이 글은 혼자 학습한 내용을 바탕으로 작성되었습니다.

틀리거나 잘못된 정보가 있을 수 있습니다.

댓글로 알려주시면 수정하도록 하겠습니다.

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1. 문제

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)

2. 입력

• 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.

3. 예제

jobs	return
[[0, 3], [1, 9], [2, 6]]	9

4. 풀이

입력으로 주어진 작업들이 어떤 순서로 진행이 되어야 가장 짧은 평균값이 되는지를 확인해야 됩니다.

 

입력으로 주어지는 것은 작업 시작 시간과 작업에 필요한 시간 2가지 값이 주어집니다.

 

그럼 우선 시작 시간을 기준으로 어떤 작업이 먼저 수행되는 것이 유리할까요?

 

첫 작업 시작 가능 시간은 0ms 일 것입니다.

 

작업 리스트에 0ms부터 시작하는 작업이 있다면 해당 작업을 수행하는 것이 가장 짧은 평균 작업 시간을 구할 수 있을 것입니다.

 

만약 0ms에서 작업을 수행해야 하는 작업이 뒤로 밀리게 된다면 뒤로 밀린 시간만큼 시간이 증가하게 되기 때문입니다.

 

반대로 0ms부터 시작하는 작업이 없는 경우는 가장 빠른 시작 시간을 가지는 작업을 수행하는 것이 짧은 평균 작업 시간을 구할 수 있을 것입니다.

 

위 2가지 경우를 종합하여 보면 최초 수행 가능 작업 시간은 작업 리스트들 중 시작 시간이 가장 빠른 작업을 작업 수행 가능 시간으로 작업을 시작하면 됩니다.

 

위 그림처럼 0ms에서 시작해서 3ms만큼의 작업을 수행하게 되면 다음 수행되는 작업은 3ms부터 작업이 수행될 것입니다.

 

이제 남은 작업들 중 3ms보다 시작 시간이 빠른 시간의 작업 수행하여야 가장 짧은 평균 작업 시간을 구할 수 있게 됩니다.

 

위 그림처럼 만약 현재 작업 수행 가능 시간이 3ms인대 시작 시간이 1ms 또는 2ms처럼 3ms보다 작은 작업을 수행하지 않고 3ms보다 큰 작업을 수행하는 경우 불필요한 대기 시간이 추가되기 때문입니다.

 

그럼 수행 가능 시간보다 시작 시간이 빠른 작업들이 여러 개인 경우는 어떤 작업을 먼저 수행하는 것이 가자 짧은 평균 작업 시간을 만들 수 있을까요?

 

위 그림처럼 작업 수행 시간이 3ms인 경우 3ms 보다 시작 시간이 빠른  1ms에서 시작하고 6ms가 걸리는 작업과 2ms에서 시작하고 7ms가 걸리는 작업 2개가 존재합니다.

 

이 경우 작업에 걸리는 시간이 짧은 작업을 먼저 수행하는 것이 평균 작업 수행 시간이 짧다는 것을 확인할 수 있습니다.

 

위 과정들을 정리해 보면

1. 최초의 작업 수행 가능 시간을 작업 리스트에서 가장 빠른 시작 시간으로 설정한다.
2. 현재 작업 수행가능 시간보다 빠른 시작 시간을 가진 작업들을 선택한다.
3. 2번 과정에서 선택된 작업들 중 작업 수행 시간이 가장 짧은 작업을 수행한다.
4. 3번 과정을 수행하고 완료된 시간이 다음 과정에서의 작업 수행가능 시간이 된다.

위 과정을 입력으로 주어진 작업들만큼 반복 수행하면 가장 짧은 평균 작업 시간을 구할 수 있습니다.

 

5. 코드

전체 코드는 Git에 있습니다.

public int solution(int[][] jobs) {
	PriorityQueue<Work> startQueue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(o -> o.start));
	PriorityQueue<Work> timeQueue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(o -> o.time));
	for(int[] work : jobs) startQueue.offer(new Work(work[0], work[1]));

	int answer = 0;
	int startTime = startQueue.peek().start;
	while(!startQueue.isEmpty()){
		while(true){
			if(!startQueue.isEmpty() && startTime >= startQueue.peek().start)
				timeQueue.offer(startQueue.poll());
			else
				break;
		}

		if(!timeQueue.isEmpty()) {
			Work task = timeQueue.poll();
			answer += startTime + task.time - task.start;
			startTime += task.time;
		}
		else{
			Work task = startQueue.poll();
			answer += task.time;
			startTime = task.time + task.start;
		}

		while(!timeQueue.isEmpty())
			startQueue.offer(timeQueue.poll());
	}

	return answer / jobs.length;
}

public static class Work{
	private final int start;
	private final int time;

	public Work(int start, int time){
		this.start = start;
		this.time = time;
	}
}