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[정현준] 3주차 답안 추가

Author: jdalma

climbing-stairs/jdalma.kt

@@ -0,0 +1,32 @@
+package leetcode_study
+
+import io.kotest.matchers.shouldBe
+import org.junit.jupiter.api.Test
+
+class `climbing-stairs` {
+
+    /**
+     * 1. bottom-up 방식으로 가능한 경우의 수를 누적한다.
+     * TC: O(n), SC: O(n)
+     */
+    fun climbStairs(n: Int): Int {
+        val dp = IntArray(n + 1).apply {
+            this[1] = 1
+            if (n >= 2) this[2] = 2
+        }
+
+        for (num in 3 .. n) {
+            dp[num] = dp[num - 1] + dp[num - 2]
+        }
+
+        return dp[n]
+    }
+
+    @Test
+    fun `입력받은 목푯값에 1과 2만 더하여 도달할 수 있는 경우의 수를 반환한다`() {
+        climbStairs(1) shouldBe 1
+        climbStairs(2) shouldBe 2
+        climbStairs(3) shouldBe 3
+        climbStairs(4) shouldBe 5
+    }
+}

coin-change/jdalma.kt

@@ -0,0 +1,122 @@
+package leetcode_study
+
+import io.kotest.matchers.shouldBe
+import org.junit.jupiter.api.Test
+import java.util.ArrayDeque
+import kotlin.math.min
+
+class `coin-change` {
+
+    fun coinChange(coins: IntArray, amount: Int): Int {
+        return topDown(coins, amount)
+    }
+
+    /**
+     * 1. 모든 코인을 반복적으로 사용하면서 0원에 도달하면 그 때의 step 중 최솟값을 반환한다.
+     * TC: O(coins^amount), SC: O(amount)
+     */
+    private fun bruteForce(coins: IntArray, amount: Int): Int {
+        fun dfs(coins: IntArray, remain: Int, step: Int): Int =
+            if (remain < 0) Int.MAX_VALUE
+            else if (remain == 0) step
+            else coins.map { dfs(coins, remain - it, step + 1) }.min()
+
+        val result = dfs(coins, amount, 0)
+        return if (result == Int.MAX_VALUE) -1 else result
+    }
+
+    /**
+     * 2. 모든 코인들을 종류별로 누적하면서 가장 빨리 목푯값에 도달하는 코인의 수를 반환한다.
+     * TC: O(amount * coins), SC: O(amount)
+     */
+    private fun bfs(coins: IntArray, amount: Int): Int {
+        if (amount == 0) return 0
+
+        val visited = BooleanArray(amount + 1) { false }
+        val queue = ArrayDeque<Int>().apply {
+            this.offer(0)
+        }
+
+        var coinCount = 0
+        while (queue.isNotEmpty()) {
+            var size = queue.size
+            while (size-- > 0) {
+                val sum = queue.poll()
+                if (sum == amount) return coinCount
+                else if (sum < amount && !visited[sum] ) {
+                    visited[sum] = true
+                    for (coin in coins) {
+                        queue.offer(sum + coin)
+                    }
+                }
+            }
+            coinCount++
+        }
+        return -1
+    }
+
+    /**
+     * 3. 반복되는 연산을 DP를 활용하여 bottom-up으로 해결
+     * 1원부터 목푯값까지 각 가치를 구성하기 위한 최소 코인을 누적하면서 목푯값을 구성하는 최소 코인 개수를 구하는 것이다.
+     * TC: O(amount*coins), SC: O(amount)
+     */
+    private fun bottomUp(coins: IntArray, amount: Int): Int {
+        val dp = IntArray(amount + 1) { 10000 + 1 }.apply {
+            this[0] = 0
+        }
+
+        for (target in 1 .. amount) {
+            coins.forEach {  coin ->
+                if (coin <= target) {
+                    dp[target] = min(dp[target], dp[target - coin] + 1)
+                }
+            }
+        }
+
+        return if (dp[amount] == 10001) -1 else dp[amount]
+    }
+
+    /**
+     * 4. 목표금액부터 코인만큼 차감하여 0원에 도달하면 백트래킹으로 DP 배열을 갱신한다
+     * TC: O(amount * coins), SC: O(amount)
+     */
+    private fun topDown(coins: IntArray, amount: Int): Int {
+        fun recursive(coins: IntArray, remain: Int, dp: IntArray): Int {
+            if (remain == 0) return 0
+            else if (remain < 0) return -1
+            else if (dp[remain] != 10001) return dp[remain]
+
+            var minCoins = 10001
+            coins.forEach { coin ->
+                val result = recursive(coins, remain - coin, dp)
+                if (result in 0 until minCoins) {
+                    minCoins = result + 1
+                }
+            }
+            dp[remain] = if (minCoins == 10001) -1 else minCoins
+            return dp[remain]
+        }
+
+        if (amount < 1) return 0
+        return recursive(coins, amount, IntArray(amount + 1) { 10000 + 1 })
+    }
+
+    @Test
+    fun `코인의 종류와 목표값을 입력하면 목푯값을 구성하는 코인의 최소 개수를 반환한다`() {
+        coinChange(intArrayOf(1,2,5), 11) shouldBe 3
+        coinChange(intArrayOf(1,3,5), 15) shouldBe 3
+        coinChange(intArrayOf(5,3,1), 15) shouldBe 3
+        coinChange(intArrayOf(1,2), 4) shouldBe 2
+        coinChange(intArrayOf(2,5,10,1), 27) shouldBe 4
+    }
+
+    @Test
+    fun `코인의 종류로 목표값을 완성할 수 없다면 -1을 반환한다`() {
+        coinChange(intArrayOf(2), 3) shouldBe -1
+    }
+
+    @Test
+    fun `목푯값이 0이라면 0을 반환한다`() {
+        coinChange(intArrayOf(1,2,3), 0) shouldBe 0
+    }
+}

combination-sum/jdalma.kt

@@ -0,0 +1,46 @@
+package leetcode_study
+
+import io.kotest.matchers.shouldBe
+import org.junit.jupiter.api.Test
+
+class `combination-sum` {
+
+    /**
+     * 후보자를 중복으로 사용할 수 있기에 0부터 후보자들을 누적하면서 target보다 크면 탈출하는 방식이다.
+     * 만약 target과 동일하다면 누적할 때 사용된 후보자들을 numbers에 저장해뒀기에 결과에 복사한다.
+     * 시간복잡도: O(n^t), 공간복잡도: O(t)
+     */
+    fun combinationSum(candidates: IntArray, target: Int): List<List<Int>> {
+
+        fun backtracking(candidates: IntArray, target: Int, result: MutableList<List<Int>>, numbers: MutableList<Int>, start: Int, total: Int) {
+            if (total > target) return
+            else if (total == target) {
+                result.add(numbers.toList())
+            } else {
+                (start until candidates.size).forEach {
+                    numbers.add(candidates[it])
+                    backtracking(candidates, target, result, numbers, it, total + candidates[it])
+                    numbers.removeLast()
+                }
+            }
+        }
+
+        val result = mutableListOf<List<Int>>()
+        backtracking(candidates, target, result, mutableListOf(), 0, 0)
+        return result
+    }
+
+    @Test
+    fun `입력받은 정수 리스트를 사용하여 목푯값을 만들어낼 수 있는 모든 경우를 리스트로 반환한다`() {
+        combinationSum(intArrayOf(2,3,6,7), 7) shouldBe listOf(
+            listOf(2,2,3),
+            listOf(7)
+        )
+        combinationSum(intArrayOf(2,3,5), 8) shouldBe listOf(
+            listOf(2,2,2,2),
+            listOf(2,3,3),
+            listOf(3,5)
+        )
+        combinationSum(intArrayOf(2), 1) shouldBe listOf()
+    }
+}

product-of-array-except-self/jdalma.kt

@@ -0,0 +1,38 @@
+package leetcode_study
+
+import io.kotest.matchers.shouldBe
+import org.junit.jupiter.api.Test
+
+class `product-of-array-except-self` {
+
+    fun productExceptSelf(nums: IntArray): IntArray {
+        return usingPrefixSum(nums)
+    }
+
+    /**
+     * 각 인덱스의 전,후를 누적곱을 합하여 이전 연산 결과를 재활용한다.
+     * 시간복잡도: O(n), 공간복잡도: O(n)
+     */
+    private fun usingPrefixSum(nums: IntArray): IntArray {
+        val toRight = Array(nums.size) { 1 }
+        val toLeft = Array(nums.size) { 1 }
+
+        (0 until nums.size - 1).forEach {
+            toRight[it + 1] = toRight[it] * nums[it]
+        }
+        (nums.size - 1 downTo 1).forEach {
+            toLeft[it - 1] = toLeft[it] * nums[it]
+        }
+
+        return nums.indices
+            .map { toRight[it] * toLeft[it] }
+            .toIntArray()
+    }
+
+    @Test
+    fun `입력받은 배열을 순회하며 자기 자신을 제외한 나머지 원소들의 곱한 값을 배열로 반환한다`() {
+        productExceptSelf(intArrayOf(2,3,4,5)) shouldBe intArrayOf(60,40,30,24)
+        productExceptSelf(intArrayOf(1,2,3,4)) shouldBe intArrayOf(24,12,8,6)
+        productExceptSelf(intArrayOf(-1,1,0,-3,3)) shouldBe intArrayOf(0,0,9,0,0)
+    }
+}

two-sum/jdalma.kt

@@ -0,0 +1,56 @@
+package leetcode_study
+
+import io.kotest.matchers.shouldBe
+import org.junit.jupiter.api.Test
+
+class `two-sum` {
+
+    fun twoSum(nums: IntArray, target: Int): IntArray {
+        return usingMapOptimized(nums, target)
+    }
+
+    /**
+     * 1. map을 활용
+     * TC: O(n), SC: O(n)
+     */
+    private fun usingMap(nums: IntArray, target: Int): IntArray {
+        val map = nums.withIndex().associate { it.value to it.index }
+
+        nums.forEachIndexed { i, e ->
+            val diff: Int = target - e
+            if (map.containsKey(diff) && map[diff] != i) {
+                return map[diff]?.let {
+                    intArrayOf(it, i)
+                } ?: intArrayOf()
+            }
+        }
+        return intArrayOf()
+    }
+
+    /**
+     * 2. map에 모든 값을 초기화할 필요가 없기에, nums를 순회하며 확인한다.
+     * TC: O(n), SC: O(n)
+     */
+    private fun usingMapOptimized(nums: IntArray, target: Int): IntArray {
+        val map = mutableMapOf<Int, Int>()
+
+        for (index in nums.indices) {
+            val diff = target - nums[index]
+            if (map.containsKey(diff)) {
+                return map[diff]?.let {
+                    intArrayOf(it, index)
+                } ?: intArrayOf()
+            }
+            map[nums[index]] = index
+        }
+
+        return intArrayOf()
+    }
+
+    @Test
+    fun `정수 배열과 목푯값을 입력받아 목푯값을 만들 수 있는 정수 배열의 원소들 중 두 개의 원소의 인덱스를 반환한다`() {
+        twoSum(intArrayOf(2,7,11,15), 9) shouldBe intArrayOf(0,1)
+        twoSum(intArrayOf(3,2,4), 6) shouldBe intArrayOf(1,2)
+        twoSum(intArrayOf(3,3), 6) shouldBe intArrayOf(0,1)
+    }
+}