[해커랭크 HackerRank] 배열 알고리즘 Minimum Swaps 2

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Minimum Swaps 

연속하는 자연수로 된 배열을 input으로 주고, 안의 원소들을 서로 교환해서 정렬시킬 때, 가능한 가장 적은 교환 횟수를 구하는 문제이다. 

 

 

[7, 1, 3, 2, 4, 5, 6] 이라는 arr 배열을 입력받았을 때, arr[0] 과 arr[3]를 자리 교환, (i=0 에서 7과 2가 자리를 바꾸었다) arr[0] 과 arr[1]를 자리 교환, ...., 최종적으로 arr[5], arr[6]을 자리 교환하여 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] 으로 정렬이 완료되었다. 정렬 되기까지의 최소 교환 횟수는 5번으로, 5를 리턴한다. 

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풀이법

원소가 제 자리에  있는지 확인할 때에는 인덱스로 확인하면 된다. 배열에서 인덱스 i에 대해, i+1 == x[i] 를 만족한다면 그 원소는 제 자리에 있으므로 바꾸지 않아도 된다. 하지만 만족하지 않는다면, 그 원소는 교환을 필요로 하게 된다. 

 

초기에 swap_history 라는 셋을 만들어주고, 교환이 필요한 원소들을 추가하였다. 그리고 교환이 이루어질 때마다 swap_history 에서 교환된 원소를 제거해준다. 그리고 교환할 때마다 count 변수에 교환횟수를 더해 나간다. swap_history에 더 이상 교환대상이 남아있지 않으면 함수는 종료되고, 최종 count 값이 리턴된다.

 

HackerRank array problem3 : minimum swap 2

 

교환횟수를 더하는 로직은, (n1, n2, n3, ..., nk) = (arr[n1], arr[n2], arr[n3], ..., arr[nk]) 를 만족한다면 교환횟수는 무조건 nk -1 번이 최소임을 이용했다.

가령 [1, 3, 5, 2, 4, 6, 7] 에서는 (3, 5, 4, 2) = (5, 4, 2, 3) 이 되어서 이 명제를 만족한다. (1) (6) (7) 은 제 자리에 있으므로 교환할 필요가 없고, (3, 5, 4, 2)는 3회 교환시켜주면(원소 개수에서 1을 뺀 값) 정렬이 완료되므로 리턴값은 3이다.

 

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Python3 

def minimumSwaps(arr):
    swap_count = 0
    swap_history = set()

    for i in range(0, len(arr)):
        if arr[i] != i + 1:
            swap_history.add(i + 1)

    while swap_history:
        v = swap_history.pop()
        temp_in = {v}
        temp_val = {arr[v - 1]}
        new = arr[v - 1]

        while temp_in != temp_val:
            temp_in.add(new)
            temp_val.add(arr[new - 1])
            new = arr[new - 1]

        for i in temp_in:
            if i!= v:
                swap_history.remove(i)

        swap_count += len(temp_in) - 1

    return swap_count

## 테스트 케이스

minimumSwaps([2, 3, 4, 1, 5])
# 3
minimumSwaps([1, 3, 5, 2, 4, 6, 7])
# 3
minimumSwaps([7, 1, 3, 2, 4, 5, 6])
# 5
minimumSwaps([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])
# 0
minimumSwaps([6, 3, 2, 5, 4, 7, 1])
# 4

arr = [
    72, 55, 7, 287, 212, 121, 303, 12, 43, 252, 351, 494, 174, 160, 128, 258, 479, 290, 109, 285, 445, 24, 286, 224,
    432, 152, 42, 257, 405, 448, 15, 159, 363, 347, 402, 57, 176, 317, 488, 299, 449, 310, 54, 163, 9, 430, 473, 412,
    155, 394, 201, 166, 477, 220, 359, 79, 198, 175, 344, 61, 213, 392, 94, 499, 335, 361, 362, 301, 265, 23, 56, 460,
    137, 383, 295, 1, 30, 282, 188, 427, 53, 29, 254, 489, 158, 500, 44, 2, 105, 421, 107, 149, 284, 307, 440, 291, 330,
    77, 216, 329, 27, 409, 115, 69, 264, 206, 208, 144, 386, 357, 82, 146, 181, 148, 221, 141, 229, 278, 47, 452, 340,
    71, 316, 170, 123, 232, 356, 16, 346, 80, 102, 138, 256, 462, 415, 247, 189, 129, 225, 426, 283, 311, 226, 434, 396,
    118, 276, 122, 377, 244, 28, 234, 73, 101, 86, 348, 84, 428, 20, 457, 482, 269, 245, 418, 369, 83, 17, 191, 354,
    422, 315, 250, 328, 210, 211, 113, 207, 478, 183, 150, 228, 58, 236, 263, 215, 132, 126, 312, 78, 251, 171, 68, 106,
    13, 116, 114, 292, 395, 99, 134, 404, 381, 439, 401, 233, 60, 435, 67, 270, 355, 180, 142, 52, 241, 190, 464, 358,
    467, 491, 471, 371, 6, 92, 331, 319, 253, 127, 368, 309, 406, 288, 173, 261, 323, 167, 235, 466, 463, 350, 218, 380,
    268, 187, 119, 455, 321, 446, 420, 465, 209, 410, 19, 223, 168, 25, 50, 384, 214, 91, 108, 267, 314, 112, 407, 97,
    364, 373, 352, 184, 125, 219, 289, 196, 153, 8, 318, 353, 136, 370, 195, 217, 308, 271, 458, 495, 413, 162, 164,
    110, 399, 416, 199, 172, 179, 34, 143, 154, 193, 474, 349, 248, 481, 322, 33, 205, 490, 104, 483, 243, 379, 385,
    186, 147, 237, 306, 161, 343, 281, 238, 259, 476, 442, 414, 262, 40, 492, 339, 403, 378, 231, 470, 260, 76, 194, 46,
    45, 66, 202, 441, 493, 486, 204, 498, 246, 424, 366, 487, 324, 239, 408, 472, 64, 431, 255, 31, 74, 177, 89, 425,
    333, 130, 230, 376, 438, 185, 124, 300, 485, 87, 417, 85, 18, 437, 342, 390, 192, 294, 240, 480, 274, 447, 139, 391,
    41, 326, 178, 14, 22, 475, 103, 151, 156, 496, 388, 374, 450, 140, 111, 429, 131, 81, 453, 334, 302, 222, 459, 365,
    273, 59, 325, 497, 327, 203, 90, 293, 338, 227, 26, 10, 367, 38, 96, 37, 266, 135, 93, 49, 21, 242, 169, 398, 436,
    372, 484, 3, 280, 389, 62, 39, 419, 51, 200, 397, 469, 297, 360, 197, 65, 423, 313, 456, 145, 454, 157, 298, 393,
    70, 444, 433, 5, 75, 337, 272, 345, 451, 11, 249, 375, 296, 133, 443, 182, 279, 387, 468, 100, 400, 95, 305, 304,
    277, 382, 32, 320, 461, 98, 411, 35, 275, 4, 88, 117, 332, 63, 120, 36, 48, 341, 336, 165
]
minimumSwaps(arr)
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