[프로그래머스 lv2] [1차] 캐시 (최소heap 풀이)

2018 KAKAO BLIND RECRUITMENT 문제입니다.

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문제 설명

캐시

지도개발팀에서 근무하는 제이지는 지도에서 도시 이름을 검색하면 해당 도시와 관련된 맛집 게시물들을 데이터베이스에서 읽어 보여주는 서비스를 개발하고 있다.
이 프로그램의 테스팅 업무를 담당하고 있는 어피치는 서비스를 오픈하기 전 각 로직에 대한 성능 측정을 수행하였는데, 제이지가 작성한 부분 중 데이터베이스에서 게시물을 가져오는 부분의 실행시간이 너무 오래 걸린다는 것을 알게 되었다.
어피치는 제이지에게 해당 로직을 개선하라고 닦달하기 시작하였고, 제이지는 DB 캐시를 적용하여 성능 개선을 시도하고 있지만 캐시 크기를 얼마로 해야 효율적인지 몰라 난감한 상황이다.

어피치에게 시달리는 제이지를 도와, DB 캐시를 적용할 때 캐시 크기에 따른 실행시간 측정 프로그램을 작성하시오.

입력 형식

• 캐시 크기(cacheSize)와 도시이름 배열(cities)을 입력받는다.
• cacheSize는 정수이며, 범위는 0 ≦ cacheSize ≦ 30 이다.
• cities는 도시 이름으로 이뤄진 문자열 배열로, 최대 도시 수는 100,000개이다.
• 각 도시 이름은 공백, 숫자, 특수문자 등이 없는 영문자로 구성되며, 대소문자 구분을 하지 않는다. 도시 이름은 최대 20자로 이루어져 있다.

출력 형식

• 입력된 도시이름 배열을 순서대로 처리할 때, "총 실행시간"을 출력한다.

조건

• 캐시 교체 알고리즘은 LRU(Least Recently Used)를 사용한다.
• cache hit일 경우 실행시간은 1이다.
• cache miss일 경우 실행시간은 5이다.

입출력 예제

입출력 예제

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나의 풀이

LRU 알고리즘은 메모리에 값이 들어갈 때 메모리에 공간이 없다면 값을 교체해주어야 한다. 이때 교체 대상은 메모리에서 가장 오랫동안 사용되지 않은 값이다. 만약 메모리에 올라와 있는 값이 호출된다면 값의 우선순위를 갱신해는 알고리즘이다.

deque을 이용하는 방법도 있을 것이고, 그냥 리스트만 가지고 할 수도 있겠지만 나는 heapq을 사용한 힙으로 풀이를 했다.

import heapq

def solution(cacheSize, cities):
    answer = 0
    memory = []
    time = 0
    for city in cities:
        city = city.upper()
        if city in [c[1] for c in memory]: # cache hit
            answer += 1
            memory = [c for c in memory if c[1]!=city]
            heapq.heapify(memory)
        elif len(memory) < cacheSize: # cache miss
            answer += 5
        else: # cache miss
            answer += 5
            if memory: heapq.heappop(memory)
        if cacheSize > 0: heapq.heappush(memory, [time, city])
        time += 1
    
    return answer

time은 메모리에 city가 들어온 시간이다. cities를 순회할 때마다 time은 증가한다.

파이썬의 heapq는 기본적으로 최소힙이기 때문에 time이 가장 작은 것(가장 먼저 메모리에 들어온 city)이 가장 먼저 빠져나간다.

city가 memory에 존재한다면 cache hit인 상황이므로 answer에는 1을 더하고, memory에서 city를 제거한다. 이후 다시 힙 구조로 만들어주기 위해 heapify를 실행해야 한다.

hit하지 않은 경우는 모두 miss인 경우이다. miss는 memory가 꽉 찬 경우가 있고, 그렇지 않은 경우가 있다.

메모리에 여유 공간이 있다면 그냥 city를 추가해주면 된다.

그렇지 않다면 memory에서 pop 해주어야 한다.

(cacheSize가 0보다 큰 ) 모든 과정에서는 city가 memory에 올라간다. 이 때 우선순위를 주기 위해 [time, city] 의 값으로 들어가게 된다.

매 사이클이 돌 때마다 time을 증가시킨다.

테스트 결과