[프로그래머스] 후보키 - Java(자바)

문제

후보키(https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42890)

문제 설명

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.

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.)

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

문제 파악

• 후보키 ⇒ 유일성과 최소성을 만족하면서, 관계 데이터베이스에서 릴레이션의 튜플을 유일하게 식별할 수 있는 속성 또는 속성의 집합
  • 유일성 ⇒ 릴레이션에 있는 모든 튜플이 유일하게 식별되도록하는 특성
  • 최소성 ⇒ 후보키의 한 속성이라도 제외될 경우 유일성이 깨지는 특성

• 주어진 릴레이션에서 유일성과 최소성을 만족하는 후보키의 최대 개수를 찾아라
  
  

접근 방법

• 방문여부, 릴레이션의 행열의 길이, 키의 모든 조합을 저장할 list, list의 요소들에 대해 유일성과 최소성 검사를 하고 난 최종 후보키를 저장할 list2를 선언 및 초기화

1. 행의 길이 만큼 combine 메서드와 validate 메서드를 실행

2. combine(): dfs를 백트래킹하여 속성키가 될 수 있는 모든 index의 조합을 list에 저장

3. validate(): 개별 index 조합을 분리하여 조합 내 각 index를 저장하는 배열 생성. set을 생성하고 해당 배열을 이용하여 해당 조합에 모든 릴레이션의 값을 문자열로 만들어 set에 저장하고 모든 값을 저장했을 때 set의 길이와 실제 열의 길이(릴레이션 개수)와 비교

   → 길이가 다를 경우 중복된 데이터가 존재한다는 의미 → 해당 속성키 조합으로는 유일성 충족x

   • 유일성 조건을 통과할 경우, list2에 있는 후보키의 index 조합을 가져와 분리하고 유일성 조건을 통과한 data와 비교하고 각 요소가 포함되어 있을 때마다, cnt++.

   → cnt와 가져온 후보키의 index 조합을 분리한 배열의 길이가 같을 경우 최소성 검사 flag를 true

   → 위의 경우 data의 속성키 조합이 가져온 후보키의 속성 조합 +a라는 의미이므로 최소성 충족x

   • 최소성 조건도 통과했을 경우 해당 index 조합을 list2에 추가

4. 후보키 조합들을 모두 저장한 list2의 길이를 답으로 반환
   
   

코드 구현

import java.util.*;

class Solution {
    public static boolean[] visited;
    public static int colLength;
    public static int rowLength;
    public static Set<String> list = new HashSet<>();
    public static List<String> list2 = new ArrayList<>();

    public int solution(String[][] relation) {
        colLength = relation[0].length;
        rowLength = relation.length;
        visited = new boolean[colLength];

        for (int i = 1; i <= colLength; i++) {
            combine(0, i, relation);
            validate(relation);
            list.clear();
        }

        return list2.size();
    }

    public void combine(int start, int combNum, String[][] relation) {
        if (combNum == 0) {
            String temp = "";
            for (int i = 0; i < colLength; i++) {
                if (visited[i]) {
                    temp += i;
                }
            }
            list.add(temp);
        }

        for (int i = start; i < colLength; i++) {
            if (!visited[i]) {
                visited[i] = true;
                combine(start + 1, combNum - 1, relation);
                visited[i] = false;
            }
        }
    }

    public void validate(String[][] relation) {
        //유일성 판단하기
        for (String data : list) {
            String[] temp = data.split("");
            int[] arr = new int[temp.length];
            for (int i = 0; i < temp.length; i++) {
                int c = Integer.parseInt(temp[i]);
                arr[i] = c;
            }
            //유일성 판단하기위한 set
            Set<String> set = new HashSet<>();
            for (int i = 0; i < rowLength; i++) {
                String cdd = "";
                for (String data2 : temp) {
                    int c = Integer.parseInt(data2);
                    cdd += relation[i][c];
                }
                set.add(cdd);
            }
            //만약 유일하다면 최소성 검사
            if (set.size() == rowLength) {
                boolean flag = false;
                for (String data3 : list2) {
                    int cnt = 0;
                    String[] temp3 = data3.split("");
                    for (String data4 : temp3) {
                        if (data.contains(data4)) {
                            cnt++;
                        }
                    }
                    if (cnt == data3.length()) {
                        flag = true;
                    }
                }
                if (!flag) {
                    list2.add(data);
                }
            }
        }
    }
}