문제 설명
https://programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42890
코딩테스트 연습 - 후보키
[["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
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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 후보 키 (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 학번을 가지고 있다. 따라서 학번은 릴레이션의 후보 키가 될 수 있다.
그다음 이름에 대해서는 같은 이름(apeach)을 사용하는 학생이 있기 때문에, 이름은 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 후보 키는학번, [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.)
풀이
전체적인 풀이의 접근 방식은 다음과 같다.
유일성에 대한 해결
1. 반복문을 통해 키로 사용할 컬럼의 개수를 지정하고, 순열에 사용하는 next_permutation 함수를 응용하여 키에 사용될 컬럼들의 조합을 만들어낸다.
2. 각 튜플의 컬럼들의 조합으로 만들어낸 임의의 키 값을 unordered_set에 모두 집어넣는다.(unordered_set은 중복된 값을 허용하지 않기 때문에, 만약 겹치는 키 값이 있다면 그 중 하나만 unordered_set에 저장된다.)
3. 모든 튜플에 대해 위의 과정을 진행하고 결과적으로 unordered_set의 크기가 릴레이션 행의 크기와 동일하다면, 해당 컬럼들의 조합은 후보키로 적당함을 파악할 수 있다.
최소성에 대한 해결
1. 유일성에 적용하는 방식을 반복문을 통해 컬럼의 개수가 적은 개수부터 적용하기에, 앞서 성공한 방식이 있다면 우선적으로 최소성을 만족한다.
2. 유일성을 만족하는 컬럼들의 조합을 컬럼의 인덱스를 활용하여 하나의 문자열 형태로 만들어 성공한 조합만을 저장하는 특정 vector에 집어넣는다.
(ex. 컬럼 0, 2번째를 활용하여 유일성 확인이 되었다면 이를 벡터에 "02" 문자열 형태로 저장한다.)
3. 이후 다른 컬럼 조합으로 유일성에 대한 확인을 하기 앞서 최소성을 확인하기 위해 성공한 조합만을 저장한 특정 vector에 검사한다.
(ex. 해당 vector에 "02"가 저장되어 있다면 컬럼 0, 2, 3 번째를 활용하여 시도할 경우 임의로 만든 문자열 "023"을 가지고 vector에 검사를 진행한다. 이후 벡터에 "02"가 포함되어 있음을 확인하면 "023"은 최소성을 만족하지 못함을 알 수 있다.)
오류에 대한 수정
처음에는 최소성 확인을 위해 문자열 비교 함수인 string의 find() 함수를 사용했다. (ex. "023"의 최소성 확인을 위해 vector 검사를 진행하는 경우 만약 vector에 "02"가 저장되어 있으면 "023".find("02")가 string::npos가 아닌 값이 나오기에 최소성 검사에 적합하다 판단)
하지만 이 경우 만약 컬럼의 순서가 기존과 뒤바뀐 경우 find() 함수가 다르다 판단하여("012"에 "02"는 find()함수가 적용되지 않는다.), includes()함수를 통해 문자열을 비교하는 방식으로 바꿨다.
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <unordered_set>
using namespace std;
int solution(vector<vector<string>> relation) {
int tupleSize = relation.size();
int columnSize = relation[0].size();
vector<string> answerKeySet;//인덱스들로 이루어진 사용한 키의 집합
for (int i = 1; i <= columnSize; i++) {//키로 사용할 컬럼 개수
vector<bool> combination(columnSize - i, false);
combination.insert(combination.end(), i, true);
do {//키 조합 후 실험
unordered_set<string> keySet;
bool isRightKey = true;
string keyIndex = "";
for (int k = 0; k < columnSize; k++) {//사용할 컬럼 인덱스들로 이루어진 문자열 제작 -> 최소성 입증에 사용
if (combination[k]) {
keyIndex += to_string(k);
}
}
for (int k = 0; k < answerKeySet.size(); k++) {//이미 최소성을 만족하는 키들의 인덱스 집합에 검증
if (includes(keyIndex.begin(),keyIndex.end(),answerKeySet[k].begin(), answerKeySet[k].end())) {
isRightKey = false;
break;
}
}
if (!isRightKey)//해당 인덱스 조합 자체가 맞지 않으면 건너뜀
continue;
for (int j = 0; j < tupleSize; j++) {//키 생성 후 unordered_set에 insert
string key = "";
for (int k = 0; k < columnSize; k++) {
if (combination[k]) {
key += relation[j][k] + "/";
}
}
keySet.insert(key);
}
if (keySet.size() == tupleSize) //unordered_set의 크기가 튜플의 크기와 동일하다면 알맞은 키 그룹
answerKeySet.push_back(keyIndex);
} while (next_permutation(combination.begin(), combination.end()));
}
return answerKeySet.size();
}결과
