[프로그래머스] (Java) 디스크컨트롤러 (힙/Heap) Feat. 우선순위큐

 

📑 1. 문제설명

하드디스크는 한 번에 하나의 작업만 수행할 수 있습니다. 디스크 컨트롤러를 구현하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 일반적인 방법은 요청이 들어온 순서대로 처리하는 것입니다.

 

예를 들어

- 0ms 시점에 3ms가 소요되는 A작업 요청
- 1ms 시점에 9ms가 소요되는 B작업 요청
- 2ms 시점에 6ms가 소요되는 C작업 요청

 

와 같은 요청이 들어왔습니다. 이를 그림으로 표현하면 아래와 같습니다.

 

 

한 번에 하나의 요청만을 수행할 수 있기 때문에 각각의 작업을 요청받은 순서대로 처리하면 다음과 같이 처리 됩니다.

- A: 3ms 시점에 작업 완료 (요청에서 종료까지 : 3ms)
- B: 1ms부터 대기하다가, 3ms 시점에 작업을 시작해서 12ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 11ms)
- C: 2ms부터 대기하다가, 12ms 시점에 작업을 시작해서 18ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 16ms)

 

이 때 각 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균은 10ms(= (3 + 11 + 16) / 3)가 됩니다.

하지만 A → C → B 순서대로 처리하면

- A: 3ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 3ms)
- C: 2ms부터 대기하다가, 3ms 시점에 작업을 시작해서 9ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 7ms)
- B: 1ms부터 대기하다가, 9ms 시점에 작업을 시작해서 18ms 시점에 작업 완료(요청에서 종료까지 : 17ms)

 

이렇게 A → C → B의 순서로 처리하면 각 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균은 9ms(= (3 + 7 + 17) / 3)가 됩니다.

각 작업에 대해 [작업이 요청되는 시점, 작업의 소요시간]을 담은 2차원 배열 jobs가 매개변수로 주어질 때, 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균을 가장 줄이는 방법으로 처리하면 평균이 얼마가 되는지 return 하도록 solution 함수를 작성해주세요. (단, 소수점 이하의 수는 버립니다)

 

제한 사항

• jobs의 길이는 1 이상 500 이하입니다.
• jobs의 각 행은 하나의 작업에 대한 [작업이 요청되는 시점, 작업의 소요시간] 입니다.
• 각 작업에 대해 작업이 요청되는 시간은 0 이상 1,000 이하입니다.
• 각 작업에 대해 작업의 소요시간은 1 이상 1,000 이하입니다.
• 하드디스크가 작업을 수행하고 있지 않을 때에는 먼저 요청이 들어온 작업부터 처리합니다.

 

입출력 예

jobs	return
[[0,3], [1,9], [2,6]]	9

 

입출력 예 설명

• 0ms 시점에 3ms 걸리는 작업 요청이 들어옵니다.
• 1ms 시점에 9ms 걸리는 작업 요청이 들어옵니다.
• 2ms 시점에 6ms 걸리는 작업 요청이 들어옵니다.

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💡 2. 접근방식

일단 이 문제를 보고 프로세스 스케줄링이 생각났다. SJF(Shortest Job First)라는 스케줄링 기법을 떠올리게 하는 문제이다. 수행 시간이 가장 짧은 것부터 수행하는데, 비선점형이기 때문에 중간에 다른 프로세스가 작업을 강제로 빼앗아 올 수는 없다. 

 

용어 설명

 

작업 요청부터 완료하는데 걸린 시간을 앞으로 턴어라운드타임이라고 부르겠음.

턴어라운드 타임은 프로세스가 시스템에 요청된 시점부터 실행되어 완료될 때까지 걸린 전체 시간을 뜻한다.

턴어라운드 타임(Turnaround Time)**은 완료 시간 - 요청 시간으로 된다.

그리고 턴어라운드 타임은 **대기 시간(Waiting Time) + 실행 시간(Burst Time)**의 합과 동일히하다.

 

이 문제에서 주어진 조건으로는 아래 공식을 활용할 수 있다. 

턴어라운드타임 = 완료시간 - 요청시간

 

 

문제에서 알 수 있는 것

• 현재작업의 요청시간 `temp[0]`
• 현재작업의 소요시간 `temp[1]`
• 현재 시간(작업이 시작되기 전 시점) `sec`

완료시간 계산

작업이 시작되기 전 시점에 소요시간을 더한 값

완료 시간= `sec` +`temp[1]`

 

턴어라운드타임 = 완료시간 - 요청시간

턴어라운드 타임 = (sec+temp[1]) − temp[0]

턴어라운드 타임= sec − temp[0] + temp[1]

 

PriorityQueue (우선순위큐)

먼저 도착 시간이 빠른 것(jobs[0])부터 오름차순으로 배열을 정렬 해 준다.

현재 시간보다 이전에 요청이 들어온 작업은 큐에 추가해 준다.

 

이 때 우선순위 큐는 소요시간이 적은 것(jobs[1])부터 오름차순 정렬 한다. 

큐에 각 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간을 sum에 누적해서 담아 주고 마지막에 jobs.length()로 나누어 주면 총 턴어라운드 타임의 합의 평균을 리턴한다.

 

만약 현재 시간 이전에 들어온 작업이 없다면?

다음 작업이 요청되는 시점으로 현재 시간을 이동 해 준다.

즉, 다음 작업의 요청시간으로 sec 값을 바꿔준다. 

 

 

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⭐ 3. 코드

import java.util.PriorityQueue;
import java.util.Arrays;

class Solution {
    public int solution(int[][] jobs) {
        int sum = 0;
        // 요청시간으로 배열 오름차순 정렬
        Arrays.sort(jobs, (o1, o2) -> (o1[0] - o2[0]));
        // 소요시간으로 큐 오름차순 정렬
        PriorityQueue<int[]> q = new PriorityQueue<>((o1, o2) -> (o1[1] - o2[1]));
        
        // 현재시간
        int sec = 0;
        // 현재 작업 인덱스
        int idx = 0;
        // 몇 개의 작업이 처리되었는지
        int cnt = 0;
        
        // 처리된 작업이 jobs.length 보다 작을 때까지 반복
        while(cnt < jobs.length) {
            // 현재 인덱스가 job.length 보다 작고 and 
            // 현재 sec일 때 큐에 들어갈 수 있는(sec보다 요청시점이 같거나 작은)
            // 요소들은 큐에 추가
            while(idx < jobs.length && jobs[idx][0] <= sec) {
                q.add(jobs[idx++]);
            }
                // 큐가 비어 있으면 다음 작업의 요청 시간으로 현재 시간을 이동
                if(q.isEmpty()) {
                    // 
                    sec = jobs[idx][0];
                // 큐에 작업이 들어와 있으면
                // 가장 소요 시간이 짧은 작업을 꺼내 처리
                } else {
                    // 큐에서 뺀 작업 담아줄 int[]형 temp 변수
                    int[] temp = q.poll();
                    // 총 처리시간 = 소요시간 + 대기시간
                    // 총 처리시간 = 소요시간 + (현재시간 - 작업 요청시간)
                    sum += temp[1] + (sec - temp[0]);
                    // 현재 시간을 작업이 처리된 시간만큼 증가
                    sec += temp[1];
                    // 처리된 작업 증가
                    cnt++;
                }
            }
        return sum/jobs.length;
    }
}

 

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