[프로그래머스] 두 큐 합 같게 만들기 (Java)

[2022 KAKAO TECH INTERNSHIP]

문제설명

길이가 같은 두 개의 큐가 주어집니다. 하나의 큐를 골라 원소를 추출(pop)하고, 추출된 원소를 다른 큐에 집어넣는(insert) 작업을 통해 각 큐의 원소 합이 같도록 만들려고 합니다. 이때 필요한 작업의 최소 횟수를 구하고자 합니다. 한 번의 pop과 한 번의 insert를 합쳐서 작업을 1회 수행한 것으로 간주합니다.

큐는 먼저 집어넣은 원소가 먼저 나오는 구조입니다. 이 문제에서는 큐를 배열로 표현하며, 원소가 배열 앞쪽에 있을수록 먼저 집어넣은 원소임을 의미합니다. 즉, pop을 하면 배열의 첫 번째 원소가 추출되며, insert를 하면 배열의 끝에 원소가 추가됩니다. 예를 들어 큐 [1, 2, 3, 4]가 주어졌을 때, pop을 하면 맨 앞에 있는 원소 1이 추출되어 [2, 3, 4]가 되며, 이어서 5를 insert하면 [2, 3, 4, 5]가 됩니다.

다음은 두 큐를 나타내는 예시입니다.

queue1 = [3, 2, 7, 2]
queue2 = [4, 6, 5, 1]

두 큐에 담긴 모든 원소의 합은 30입니다. 따라서, 각 큐의 합을 15로 만들어야 합니다. 예를 들어, 다음과 같이 2가지 방법이 있습니다.

1. queue2의 4, 6, 5를 순서대로 추출하여 queue1에 추가한 뒤, queue1의 3, 2, 7, 2를 순서대로 추출하여 queue2에 추가합니다. 그 결과 queue1은 [4, 6, 5], queue2는 [1, 3, 2, 7, 2]가 되며, 각 큐의 원소 합은 15로 같습니다. 이 방법은 작업을 7번 수행합니다.
2. queue1에서 3을 추출하여 queue2에 추가합니다. 그리고 queue2에서 4를 추출하여 queue1에 추가합니다. 그 결과 queue1은 [2, 7, 2, 4], queue2는 [6, 5, 1, 3]가 되며, 각 큐의 원소 합은 15로 같습니다. 이 방법은 작업을 2번만 수행하며, 이보다 적은 횟수로 목표를 달성할 수 없습니다.
   따라서 각 큐의 원소 합을 같게 만들기 위해 필요한 작업의 최소 횟수는 2입니다.

길이가 같은 두 개의 큐를 나타내는 정수 배열 queue1, queue2가 매개변수로 주어집니다. 각 큐의 원소 합을 같게 만들기 위해 필요한 작업의 최소 횟수를 return 하도록 solution 함수를 완성해주세요. 단, 어떤 방법으로도 각 큐의 원소 합을 같게 만들 수 없는 경우, -1을 return 해주세요.

제한사항

• 1 ≤ queue1의 길이 = queue2의 길이 ≤ 300,000
• 1 ≤ queue1의 원소, queue2의 원소 ≤ 109
• 주의: 언어에 따라 합 계산 과정 중 산술 오버플로우 발생 가능성이 있으므로 long type 고려가 필요합니다.

입출력 예

입출력 예 설명

입출력 예 #1

문제 예시와 같습니다.

입출력 예 #2

두 큐에 담긴 모든 원소의 합은 20입니다. 따라서, 각 큐의 합을 10으로 만들어야 합니다. queue2에서 1, 10을 순서대로 추출하여 queue1에 추가하고, queue1에서 1, 2, 1, 2와 1(queue2으로부터 받은 원소)을 순서대로 추출하여 queue2에 추가합니다. 그 결과 queue1은 [10], queue2는 [1, 2, 1, 2, 1, 2, 1]가 되며, 각 큐의 원소 합은 10으로 같습니다. 이때 작업 횟수는 7회이며, 이보다 적은 횟수로 목표를 달성하는 방법은 없습니다. 따라서 7를 return 합니다.

입출력 예 #3

어떤 방법을 쓰더라도 각 큐의 원소 합을 같게 만들 수 없습니다. 따라서 -1을 return 합니다.

---

풀이 과정

1. 배열로 주어지는 queue1과 queue2를 자료구조 Queue로 변환
2. 각 큐의 합을 각각 tmp1, tmp2로 계산
3. 두 큐의 합의 1/2 즉, (tmp1 + tmp2) / 2를 sum으로 계산
4. sum보다 큰 큐에서 pop(poll)해 sum보다 작은 큐에 insert (이때, tmp1, tmp2 다시 반영해 계산)
5. 과정4에서 pop과 insert가 일어나면 cnt + 1
6. 두 큐의 합이 같아지는 경우 result = cnt; 하고 return;
7. 두 큐의 합을 같게 만들 수 없는 경우(탈출 조건) return;

탈출 조건

• 하나의 큐가 empty가 된 경우 -> q1.isEmpty()
• 원상 복귀 한 경우 -> cnt > len * 4
  • 처음엔 하나의 큐에서 모든 수가 빠져나갔을 때가 탈출 조건이라고 생각하고 len * 2(해당 과정이 일어나는 큐는 2개)를 했었다. (X)
  • 그게 아니라, 하나의 큐에서 다른 큐로 모든 수가 다 넘어가고 다시 해당 수가 원래의 큐로 모두 돌아왔을 때(q1 -> q2 -> q1) len * 4 (O)

---

통과 코드

import java.util.*;

class Solution {

    static int answer;
    static int len;
    static long tmp1;
    static long tmp2;
    static long sum;

    static Queue<Long> q1;
    static Queue<Long> q2;

    // sum보다 큰 큐에서 pop해 작은 큐에 insert하는 함수
    public static void calc(){
        int cnt = 0;
        while(true){
            // 어떤 방법으로도 만들 수 없을 때
            // 하나의 큐가 비었을 때, 원상복귀 했을 때
            // (q1 -> q2 -> q1) + (q2 -> q1 -> q2) = len * 4
            if(q1.isEmpty() || q2.isEmpty() || cnt > len*4){
                return;
            }
            // q1과 q2의 합이 같을 때
            if(tmp1 == tmp2){
                answer = cnt;
                return;
            }
            // q1이 sum보다 클 때
            else if(sum < tmp1){
                long tmp = q1.poll();
                q2.add(tmp);
                tmp1 -= tmp;
                tmp2 += tmp;
                cnt++;
            }
            // q2가 sum보다 클 때
            else if(sum < tmp2){
                long tmp = q2.poll();
                q1.add(tmp);
                tmp2 -= tmp;
                tmp1 += tmp;
                cnt++;
            }
        }
    }

    public int solution(int[] queue1, int[] queue2) {
        answer = -1;

        len = queue1.length;

        // 배열을 큐로 변환하고 각 큐의 합 구하기
        q1 = new LinkedList<>();
        q2 = new LinkedList<>();
        for(int i=0; i<len; i++){
            q1.add((long)queue1[i]);
            q2.add((long)queue2[i]);
            tmp1 += (long)queue1[i];
            tmp2 += (long)queue2[i];
        }
        sum = (tmp1 + tmp2) / 2;

        // 계산
        calc();

        return answer;
    }
}