algorithm-5-disk-controller

디스크컨트롤러 출처: 프로그래머스

문제 설명

하드디스크는 한 번에 하나의 작업만 수행할 수 있습니다. 디스크 컨트롤러를 구현하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 방법은 요청이 들어온 순서대로 처리하는 것입니다.

예를들어

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- 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.
디스크 컨트롤러

한 번에 하나의 요청만을 수행할 수 있기 때문에 각각의 작업을 요청받은 순서대로 처리하면 다음과 같이 처리 됩니다.

디스크 컨트롤러2

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- 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

디스크 컨트롤러3

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- 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)

제한 사항

  • 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.

입출력 예

jobs Second Header
[[0, 3], [1, 9], [2, 6]] 9

입출력 예 설명

문제에 주어진 예와 같습니다.

  • 0ms 시점에 3ms 걸리는 작업 요청이 들어옵니다.
  • 1ms 시점에 9ms 걸리는 작업 요청이 들어옵니다.
  • 2ms 시점에 6ms 걸리는 작업 요청이 들어옵니다.

문제인식

  1. ‘하드디스크가 작업을 수행하고 있지 않을 때에는 먼저 요청이 들어온 작업부터 처리합니다.’
    => 시작은 작업 요청 시점이 0인 작업부터, 바로 우선순위 큐로 정렬하면, 이 규칙에 어긋난다.
  2. 평균 처리시간을 줄이기 위해선, 작업 요청 시점 순으로 처리하는 것보다, 작업 처리시간의 적은 것부터 처리하는것이 더 효율적이다.

해결방향

  1. 문제인식 1번 부분을 충족하기 위해, 우선 주어진 배열을 ‘작업요청시점’의 오름차순으로 정렬한다.
  2. 문제인식 2번 부분을 충족하기 위한, 우선순위 큐의 인스턴스를 생성하고, ‘작업처리시간’의 오름차순의 정렬기준을 준다.
  3. 문제를 해결하기 위해, 반복문을 선언하는데, 종료 기준을 주어진 배열의 맨끝 인덱스까지, 혹은 큐가 비어있지 않을 때까지로 정한다.
  4. 3번의 반복문 안에 큐에 디스크 작업을 넣는 반복문을 선언하는데, 종료 기준을 ‘작업요청 시점’이하 그리고, 인덱스 번호가 배열의 길이미만 일때 까지로 정한다.
  5. 3번 반복문이 도는 동안, 4번 반복문을 통해 큐에 jobs 데이터가 삽입된다.
  6. 만약 큐가 비어있다면, ‘작업 시작점’에 가장 최근 ,jobs 데이터의 ‘작업요청 시점’을 넣는다.
  7. 큐가 비어있지 않다면, 큐의 데이터를 꺼낸다. 작업 처리시간은 이전작업 완료 시점 - 작업이 요청되는 시점 + 작업의 처리시간 로 이 공식대로 총 작업 처리시간을 구한다.
  8. 모든 디스크 작업의 처리시간 합계를 구하고 평균을 구한 뒤, 그 정답을 리턴한다.

주의사항

  • 대기시간 역시 작업 처리시간에 포함해야 한다. 즉, 7번의 작업 처리시간 공식은 대기사간 + 작업처리시간이다.
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package com.programmers.algorithm;

import java.util.Arrays;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Queue;

public class DiskController {
    public int solution(int[][] jobs) {
        int answer = 0;
        int idx = 0;
        int timePoint = 0;
        int length = jobs.length;

        Queue<int[]> queue = new PriorityQueue<>(((o1, o2) -> o1[1] - o2[1]));
        Arrays.sort(jobs, (o1, o2) -> o1[0] - o2[0]);

        while(idx < length || ! queue.isEmpty()){
            while(idx < length && jobs[idx][0] <= timePoint) queue.offer(jobs[idx++]);

            if(queue.isEmpty()) timePoint = jobs[idx][0];
            else {
                int[] job = queue.poll();
                answer += timePoint - job[0] + job[1];
                timePoint += job[1];
            }
        }

        return answer/length;
    }

}

class DiskControllerTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[][] jobs = {{0, 3}, {1,9}, {2, 6}};
        DiskController diskController = new DiskController();
        System.out.println(diskController.solution(jobs));
    }
}