문제 링크
https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42889

프로그래머스, 실패율

문제설명

슈퍼 게임 개발자 오렐리는 큰 고민에 빠졌다. 그녀가 만든 프랜즈 오천성이 대성공을 거뒀지만, 요즘 신규 사용자의 수가 급감한 것이다. 원인은 신규 사용자와 기존 사용자 사이에 스테이지 차이가 너무 큰 것이 문제였다.

이 문제를 어떻게 할까 고민 한 그녀는 동적으로 게임 시간을 늘려서 난이도를 조절하기로 했다. 역시 슈퍼 개발자라 대부분의 로직은 쉽게 구현했지만, 실패율을 구하는 부분에서 위기에 빠지고 말았다. 오렐리를 위해 실패율을 구하는 코드를 완성하라.

실패율은 다음과 같이 정의한다.
스테이지에 도달했으나 아직 클리어하지 못한 플레이어의 수 / 스테이지에 도달한 플레이어 수
전체 스테이지의 개수 N, 게임을 이용하는 사용자가 현재 멈춰있는 스테이지의 번호가 담긴 배열 stages가 매개변수로 주어질 때, 실패율이 높은 스테이지부터 내림차순으로 스테이지의 번호가 담겨있는 배열을 return 하도록 solution 함수를 완성하라.

제한사항

스테이지의 개수 N은 1 이상 500 이하의 자연수이다.
stages의 길이는 1 이상 200,000 이하이다.
stages에는 1 이상 N + 1 이하의 자연수가 담겨있다.
각 자연수는 사용자가 현재 도전 중인 스테이지의 번호를 나타낸다.
단, N + 1 은 마지막 스테이지(N 번째 스테이지) 까지 클리어 한 사용자를 나타낸다.
만약 실패율이 같은 스테이지가 있다면 작은 번호의 스테이지가 먼저 오도록 하면 된다.
스테이지에 도달한 유저가 없는 경우 해당 스테이지의 실패율은 0 으로 정의한다.

입출력 예

N	stages	result
5	[2, 1, 2, 6, 2, 4, 3, 3]	[3,4,2,1,5]
4	[4,4,4,4,4]	[4,1,2,3]

처음 코드

처음에는 단순하게 while 문을 돌면서 filter 메서드를 사용해 '스테이지에 도달한 플레이어 수'와 '클리어하지 못한 플레이어 수'를 구해서 실패율을 계산한 뒤 이 결과를 배열에 넣어서 정렬하는 방식으로 풀었었다.

function solution(N, stages) {
  let arr = [];
  let currentStage = 1; // 현재 실패율 계산중인 스테이지 추적
  
  while(currentStage <= N) {
    let failureRate;
    
    // 현재 스테이지에 도달한 플레이어 배열
    const stageReachedPlayers = stages.filter(stage => stage >= currentStage);
    if(stageReachedPlayers.length !== 0) {
      const unclearedPlayers = stageReachedPlayers.filter(stage => stage === currentStage);
      failureRate = unclearedPlayers.length / stageReachedPlayers.length;
    } else {
      failureRate = 0;
    }
    
    arr[currnetStage - 1] = failureRate;
    currentStage++;
  }
  let result = arr.map((v, i) => ({v, i: i + 1})).sort((a,b) => b.v - a.v).map(obj => obj.i); 
  return result;
}

코드 개선(카운팅 배열 사용)

이제 위 코드를 개선해보자.
우선 처음 코드에서는 currentStage로 현재 실패율을 계산중인 스테이지를 추적하고, 각 스테이지마다 도달한 플레이어 수와 클리어하지 못한 플레이어를 반복해서 필터링했었다. 그리고 arr에 failureRate를 넣은 후 map을 통해 다시 객체로 매핑했다.

시간초과는 일어나지 않았지만 반복적으로 필터링하는 과정에서 시간복잡도가 상승해 연산에 많은 시간이 걸렸고, result 배열을 만드는 과정에서 2번의 매핑을 하고 있어 코드가 복잡해 보였다.

연산 시간을 어떻게 줄일 수 있을까?

카운팅 정렬의 개념을 사용하면 된다. 정확히는 카운팅 정렬을 하기위해 사용하는 카운트용 배열을 사용한다.

우선 문제를 분석해보면, 플레이어가 도달한 스테이지 정보는 모두 정수 형태로 stages 배열에 담긴다. 그리고 실패율을 계산하기 위해서는 '스테이지에 도달한 플레이어 수'와 '스테이지에 도달했지만 클리어하지 못한 플레이어 수'를 알아야 한다. 이때 '스테이지에 도달했지만 클리어하지 못한 플레이어 수'를 구하기 위해 매번 필터링 하지 않고, 카운팅 정렬에 사용되는 카운팅 배열을 사용하면 1부터 N번째 스테이지 각각에 대한 플레이어 수를 구할 수 있다.

let stageCounts = new Array(N + 2).fill(0);

stages.forEach(stage => {
  stageCounts[stage]++;
})

이렇게 하면 각 스테이지에 대해 '스테이지에 도달했지만 클리어하지 못한 플레이어 수'를 효율적으로 구할 수 있다.

이제 이 배열을 이용하면 더 빠르게 문제를 해결할 수 있다.

function solution(N, stages) {
  let answer = [];
  let stageCounts = new Array(N + 2).fill(0);
    
  stages.forEach(stage => {
    stageCounts[stage]++;
  })
    
  let stageReachedPlayers = stages.length;
  for(let i = 1; i <= N; i++) {
    if(stageReachedPlayers > 0) {
      let failureRate = stageCounts[i] / stageReachedPlayers;
      answer.push({stage: i, rate: failureRate});
      stageReachedPlayers -= stageCounts[i];
    } else {
      answer.push({stage: i, rate: 0});
    }
  }
    return answer.sort((a,b) => b.rate - a.rate).map(obj => obj.stage);
}