괄호 변환(Java)

bearMin·2024년 3월 9일

🎯문제

카카오에 신입 개발자로 입사한 "콘"은 선배 개발자로부터 개발역량 강화를 위해 다른 개발자가 작성한 소스 코드를 분석하여 문제점을 발견하고 수정하라는 업무 과제를 받았습니다. 소스를 컴파일하여 로그를 보니 대부분 소스 코드 내 작성된 괄호가 개수는 맞지만 짝이 맞지 않은 형태로 작성되어 오류가 나는 것을 알게 되었습니다.
수정해야 할 소스 파일이 너무 많아서 고민하던 "콘"은 소스 코드에 작성된 모든 괄호를 뽑아서 올바른 순서대로 배치된 괄호 문자열을 알려주는 프로그램을 다음과 같이 개발하려고 합니다.

용어의 정의

'(' 와 ')' 로만 이루어진 문자열이 있을 경우, '(' 의 개수와 ')' 의 개수가 같다면 이를 균형잡힌 괄호 문자열이라고 부릅니다.
그리고 여기에 '('와 ')'의 괄호의 짝도 모두 맞을 경우에는 이를 올바른 괄호 문자열이라고 부릅니다.
예를 들어, "(()))("와 같은 문자열은 "균형잡힌 괄호 문자열" 이지만 "올바른 괄호 문자열"은 아닙니다.
반면에 "(())()"와 같은 문자열은 "균형잡힌 괄호 문자열" 이면서 동시에 "올바른 괄호 문자열" 입니다.

'(' 와 ')' 로만 이루어진 문자열 w가 "균형잡힌 괄호 문자열" 이라면 다음과 같은 과정을 통해 "올바른 괄호 문자열"로 변환할 수 있습니다.

1. 입력이 빈 문자열인 경우, 빈 문자열을 반환합니다. 
2. 문자열 w를 두 "균형잡힌 괄호 문자열" u, v로 분리합니다. 단, u는 "균형잡힌 괄호 문자열"로 더 이상 분리할 수 없어야 하며, v는 빈 문자열이 될 수 있습니다. 
3. 문자열 u가 "올바른 괄호 문자열" 이라면 문자열 v에 대해 1단계부터 다시 수행합니다. 
  3-1. 수행한 결과 문자열을 u에 이어 붙인 후 반환합니다. 
4. 문자열 u가 "올바른 괄호 문자열"이 아니라면 아래 과정을 수행합니다. 
  4-1. 빈 문자열에 첫 번째 문자로 '('를 붙입니다. 
  4-2. 문자열 v에 대해 1단계부터 재귀적으로 수행한 결과 문자열을 이어 붙입니다. 
  4-3. ')'를 다시 붙입니다. 
  4-4. u의 첫 번째와 마지막 문자를 제거하고, 나머지 문자열의 괄호 방향을 뒤집어서 뒤에 붙입니다. 
  4-5. 생성된 문자열을 반환합니다.

"균형잡힌 괄호 문자열" p가 매개변수로 주어질 때, 주어진 알고리즘을 수행해 "올바른 괄호 문자열"로 변환한 결과를 return 하도록 solution 함수를 완성해 주세요.

매개변수 설명

p는 '(' 와 ')' 로만 이루어진 문자열이며 길이는 2 이상 1,000 이하인 짝수입니다.
문자열 p를 이루는 '(' 와 ')' 의 개수는 항상 같습니다.
만약 p가 이미 "올바른 괄호 문자열"이라면 그대로 return 하면 됩니다.

입출력 예

p	result
"(()())()"	"(()())()"
")("	"()"
"()))((()"	"()(())()"

입출력 예에 대한 설명

입출력 예 #1
이미 "올바른 괄호 문자열" 입니다.

입출력 예 #2

두 문자열 u, v로 분리합니다.
- u = ")("
- v = ""
u가 "올바른 괄호 문자열"이 아니므로 다음과 같이 새로운 문자열을 만듭니다.
- v에 대해 1단계부터 재귀적으로 수행하면 빈 문자열이 반환됩니다.
- u의 앞뒤 문자를 제거하고, 나머지 문자의 괄호 방향을 뒤집으면 ""이 됩니다.
- 따라서 생성되는 문자열은 "(" + "" + ")" + ""이며, 최종적으로 "()"로 변환됩니다.

입출력 예 #3

두 문자열 u, v로 분리합니다.
- u = "()"
- v = "))((()"
문자열 u가 "올바른 괄호 문자열"이므로 그대로 두고, v에 대해 재귀적으로 수행합니다.
다시 두 문자열 u, v로 분리합니다.
- u = "))(("
- v = "()"
u가 "올바른 괄호 문자열"이 아니므로 다음과 같이 새로운 문자열을 만듭니다.
- v에 대해 1단계부터 재귀적으로 수행하면 "()"이 반환됩니다.
- u의 앞뒤 문자를 제거하고, 나머지 문자의 괄호 방향을 뒤집으면 "()"이 됩니다.
- 따라서 생성되는 문자열은 "(" + "()" + ")" + "()"이며, 최종적으로 "(())()"를 반환합니다.
처음에 그대로 둔 문자열에 반환된 문자열을 이어 붙이면 "()" + "(())()" = "()(())()"가 됩니다.

✏️풀이

코드

import java.util.*;

class Solution {
	// 올바른 괄호 문자열인지 확인하는 메서드
    public boolean check(String p) {
    	// 스택을 사용하여 확인
        Stack<Character> s = new Stack<>();
        
        // 문자열을 하나씩 확인
        for(int i = 0; i < p.length(); i++) {
            char c = p.charAt(i);
            
            // 열린 괄호라면 스택에 넣어줌
            if(c == '(') s.add(c);
            // 닫힌 괄호라면
            else {
            	// 스택이 비었는지 확인해서 비어있다면 false 반환
                if(s.isEmpty()) return false;
                // 비어있지 않다면 값을 하나 제거
                s.pop();
            }
        }
        
        // 스택이 비어있는지 확인
        // 비어있다면 true, 아니라면 false 반환
        return s.isEmpty() ? true : false;
    }
    // dfs 탐색
    public String dfs(String p) {
    	// 빈 문자열이라면 그대로 반환
        if(p.length() == 0) return p;
        
        // u와 v, 열린 괄호의 수, 닫힌 괄호의 수를 저장할 변수 선언
        String u = "", v = "";
        int open = 0, close = 0;
        
        // 문자열을 하나씩 탐색 시작
        for(int i = 0; i < p.length(); i++) {
            char c = p.charAt(i);
            
            // 열린 괄호라면 open 값 증가
            // 닫힌 괄호라면 close 값 증가
            if(c == '(') open++;
            else close++;
            
            // 둘의 값이 같으면서 0보다 큰 값이라면
            if(open > 0 && open == close) {
            	// 균형잡힌 괄호 문자열
                u = p.substring(0, i+1);
                // 나머지 문자열
                v = i < p.length() - 1 ? p.substring(i+1, p.length()) : "";
                break;
            }
        }
        
        // 균형잡힌 문자열이 올바른 괄호 문자열이라면
        // v를 처리해준 뒤 u와 합쳐서 반환
        if(check(u)) return u + dfs(v);
        // 균형잡힌 문자열이 올바른 괄호 문자열이 아니라면
        else {
        	// "(" + "v를 수행한 문자열" + ")"
            // u의 앞뒤 문자를 제거한 뒤 나머지 문자의 괄호 방향을 뒤집어줌
            String temp = "(" + dfs(v) + ")";
            u = u.substring(1, u.length() - 1);
            u = u.replace("(", ".");
            u = u.replace(")", "(");
            u = u.replace(".", ")");
            temp += u;
            
            return temp;
        }
    }
    public String solution(String p) {
    	// p가 올바른 괄호 문자열인지 비교
        // 올바른 문자열이라면 p를 아니라면 dfs 메서드를 통해 나온 값을 반환
        return check(p) ? p : dfs(p);
    }
}

설명

메서드의 구현을 통해 진행하였다.

check 메서드는 올바른 괄호 문자열인지 확인하는 메서드이다. 스택을 사용하여 확인을 하는데 문자열을 char형으로 끊어서 하나씩 비교를 진행한다. 열린 괄호라면 스택에 넣어주고 닫힌 괄호라면 스택에서 값을 빼준다. 이때 스택에 값이 없는데 스택에서 값을 빼주어야하는 경우가 생길 수 있는데 이는 올바른 괄호 문자열이 아니기 때문에 false를 반환해준다.
또한 모든 반복이 끝나고 올바른 괄호 문자열이라면 스택에 값이 남아있으면 안된다. 그러나 값이 남아있는 경우가 생길 수도 있기 때문에 isEmpty 함수를 사용해서 스택이 비어있는지 확인하고 비어있다면 true를 비어있지 않다면 false를 반환해준다.

dfs 메서드는 조건을 구현하는 메서드이다. 빈 문자열이라면 그대로를 반환해준다. 빈 문자열이 아니라면 균형잡힌 괄호 문자열과 그밖의 나머지 문자열인 u와 v로 나누기 위해서 반복문을 실행한다. check 메서드와 동일하게 문자열을 하나씩 탐색하는데 이때 열린 괄호라면 open의 값을 닫힌 괄호라면 close의 값을 증가시켜준다. 둘의 값이 동일하면서 0보다 큰 값을 가지고 있다면 u와 v로 나누어준 뒤 반복문을 빠져나온다.
균형잡힌 문자열이 올바른 괄호 문자열인지 check 메서드를 사용해서 확인한다. 올바른 괄호 문자열이라면 dfs(v)를 진행하고 반환된 값을 u 뒤에 붙여서 반환해준다.
균형잡힌 문자열이 올바른 괄호 문자열이 아니라면 dfs(v)의 앞 뒤에 괄호를 붙여준다. 그리고 u에서 맨 앞과 맨 뒤 문자를 제거한 뒤 나머지 문자의 괄호 방향을 뒤집어준다. 이후 "(" + dfs(v) + ")" + u를 반환해준다.

주어진 p가 올바른 괄호 문자열인지 check 메서드를 사용해서 확인하고 올바른 괄호 문자열이라면 p를 아니라면 dfs(p)를 실행해서 나온 값을 반환해준다면 문제를 해결할 수 있다!

💡느낀 점

실제 구현하는 문제들은 직접 구현하는 재미가 있다. 이번 문제 역시 조건이 모두 주어졌기 때문에 조건을 읽어보면서 직접 구현하는 재미가 있었다. 특히 괄호 관련 문제들에서 스택은 꼭 사용하기 때문에 바로 사용해야한다는 생각이 들어서 쉽게 풀 수 있었고 문제를 읽어가면서 코드를 짜다보니 문제를 해결할 수 있었다. 실력이 나날이 늘어가는 것 같아서 기분이 좋다!