[KOTLIN] 후보키

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코딩테스트 연습 - 후보키

문제 설명

후보키

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 후보키(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 "학번"을 가지고 있다. 따라서 "학번"은 릴레이션의 후보 키가 될 수 있다.
그다음 "이름"에 대해서는 같은 이름("apeach")을 사용하는 학생이 있기 때문에, "이름"은 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 후보키는 "학번", ["이름", "전공"] 두 개가 된다.

릴레이션을 나타내는 문자열 배열 relation이 매개변수로 주어질 때, 이 릴레이션에서 후보 키의 개수를 return 하도록 solution 함수를 완성하라.

제한 사항

• 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.)

입출력 예

relation	result
[["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

입출력 예 설명

입출력 예 #1
문제에 주어진 릴레이션과 같으며, 후보 키는 2개이다.

풀이

1. 주어진 relation 의 column 을 기준으로 순서에 관계없이 모든 경우의 수를 구한다.(조합)

private fun computation(arr: IntArray, visit: BooleanArray, depth: Int, n: Int, r: Int) {
    if (r == 0) {
        // 경우의 수 결과 String 값으로 저장
        var result = ""

        for (i in 0 until n) {
            if (visit[i]) result += arr[i]
        }

        candidateList.add(result)
        return
    }

    if (depth == n) return

    visit[depth] = true
    //println("computation1 : $depth, $r")
    computation(arr, visit, depth + 1, n, r - 1)
    visit[depth] = false
    //println("computation2 : $depth, $r")
    computation(arr, visit, depth + 1, n, r)
}

2. 각 경우의 수에 대해서 유일성 검사를 한다. Set 자료 구조를 이용하여 각 경우의 수를 검색하여 Set 저장한 뒤 Set 의 크기가 row 값과 같을 경우 유일성을 지닌 것으로 파악하고 후보키로 등록 한다.

3. 후보키로 등록된 정보를 이용하여 1번에서 구한 경우의 수 리스트(candidateList) 에서 후보키가 포함되어 있을 경우 최소성 조건에 걸리므로 제거 한다. 이때 후보키가 (0, 2) 리스트의 값이 (0, 1, 2) 일 경우에도 최소성의 조건에 걸리므로 리스트에서 제거되어야 한다.

4. answer 값을 출력 한다.

전체 코드

class Solution {
    private val candidateList = mutableListOf<String>()

    fun solution(relation: Array<Array<String>>): Int {
        var answer = 0

        val rowSize = relation.size
        // 입력된 relation 의 column 을 기준으로 경우의 수를 구해서 저장한다.
        // 이때 순서를 생각하지 않으므로 조합으로 경우의 수를 구한다.
        val columnSize = relation[0].size // column 의 개수를 가져온다.
        val columnArr = IntArray(columnSize)

        repeat(columnSize) {
            columnArr[it] = it
        }

        for (i in 1..columnSize) {
            val visit = BooleanArray(columnSize)
            computation(columnArr, visit, 0, columnSize, i)
        }

        // Candidate List 가 유일성 키가 뽑아 지면 삭제가 이루어 지기 때문에 MutableList 로 처리 한다.
        var index = 0
        while (index != candidateList.toMutableList().size) {
            val check = mutableSetOf<String>()
            val candidate = candidateList[index]
            println("candidate : $candidate")

            repeat(rowSize) { tuple ->
                var keyStr = ""

                candidate.forEach {
                    val key = Character.getNumericValue(it)
                    keyStr += relation[tuple][key]
                }

                check.add(keyStr)
            }

            if (check.size == rowSize) { // 서로 크기가 같으면 유일성을 가진다.
                println("candidateKey : $candidate")
                answer++

                candidateList.toMutableList().forEach { result ->
                    // 후보키 리스트에서 유효성 키가 포함되어 있을 경우 제거 한다.
                    // 이때 유효성 키가(02) 인데 후보키 리스트의 값이 (012) 일 경우에도 최소성 조건에 걸려 지워져야 한다.
                    var count = 0
                    candidate.forEach {
                        if (result.contains(it)) count++
                    }

                    if (count == candidate.length) {
                        println("remove candidateKey : $result")
                        candidateList.remove(result)
                    }
                }

                index = 0
            } else {
                index++
            }
        }

        return answer
    }

    private fun computation(arr: IntArray, visit: BooleanArray, depth: Int, n: Int, r: Int) {
        if (r == 0) {
            // 경우의 결과 저장
            var result = ""

            for (i in 0 until n) {
                if (visit[i]) result += arr[i]
            }

            candidateList.add(result)
            return
        }

        if (depth == n) return

        visit[depth] = true
        //println("computation1 : $depth, $r")
        computation(arr, visit, depth + 1, n, r - 1)
        visit[depth] = false
        //println("computation2 : $depth, $r")
        computation(arr, visit, depth + 1, n, r)
    }
}