[ 자료구조 ] 슬라이딩 윈도우(백준 12891)

 슬라이딩 윈도우

슬라이딩 윈도우 알고리즘은 2개의 포인터로 범위를 지정한 다음 범위를 유지한 채로 이동하며 문제를 해결한다.

 

 12891 : DNA 비밀번호

문제

평소에 문자열을 가지고 노는 것을 좋아하는 민호는 DNA 문자열을 알게 되었다. DNA 문자열은 모든 문자열에 등장하는 문자가 {‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T’} 인 문자열을 말한다. 예를 들어 “ACKA”는 DNA 문자열이 아니지만 “ACCA”는 DNA 문자열이다. 이런 신비한 문자열에 완전히 매료된 민호는 임의의 DNA 문자열을 만들고 만들어진 DNA 문자열의 부분문자열을 비밀번호로 사용하기로 마음먹었다.

하지만 민호는 이러한 방법에는 큰 문제가 있다는 것을 발견했다. 임의의 DNA 문자열의 부분문자열을 뽑았을 때 “AAAA”와 같이 보안에 취약한 비밀번호가 만들어 질 수 있기 때문이다. 그래서 민호는 부분문자열에서 등장하는 문자의 개수가 특정 개수 이상이여야 비밀번호로 사용할 수 있다는 규칙을 만들었다.

임의의 DNA문자열이 “AAACCTGCCAA” 이고 민호가 뽑을 부분문자열의 길이를 4라고 하자. 그리고 부분문자열에 ‘A’ 는 1개 이상, ‘C’는 1개 이상, ‘G’는 1개 이상, ‘T’는 0개 이상이 등장해야 비밀번호로 사용할 수 있다고 하자. 이때 “ACCT” 는 ‘G’ 가 1 개 이상 등장해야 한다는 조건을 만족하지 못해 비밀번호로 사용하지 못한다. 하지만 “GCCA” 은 모든 조건을 만족하기 때문에 비밀번호로 사용할 수 있다.

민호가 만든 임의의 DNA 문자열과 비밀번호로 사용할 부분분자열의 길이, 그리고 {‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T’} 가 각각 몇번 이상 등장해야 비밀번호로 사용할 수 있는지 순서대로 주어졌을 때 민호가 만들 수 있는 비밀번호의 종류의 수를 구하는 프로그램을 작성하자. 단 부분문자열이 등장하는 위치가 다르다면 부분문자열이 같다고 하더라도 다른 문자열로 취급한다.

 

입력

첫 번째 줄에 민호가 임의로 만든 DNA 문자열 길이 |S|와 비밀번호로 사용할 부분문자열의 길이 |P| 가 주어진다. (1 ≤ |P| ≤ |S| ≤ 1,000,000)

두번 째 줄에는 민호가 임의로 만든 DNA 문자열이 주어진다.

세번 째 줄에는 부분문자열에 포함되어야 할 {‘A’, ‘C’, ‘G’, ‘T’} 의 최소 개수가 공백을 구분으로 주어진다. 각각의 수는 |S| 보다 작거나 같은 음이 아닌 정수이며 총 합은 |S| 보다 작거나 같음이 보장된다.

• P와 S의 길이가 1,000,000이므로 O(n)의 시간복잡도를 가진 알고리즘을 사용해야한다.

출력

첫 번째 줄에 민호가 만들 수 있는 비밀번호의 종류의 수를 출력해라.

 

입력	출력
9 8 CCTGGATTG 2 0 1 1	0
4 2 GATA 1 0 0 1	2

 

문제 풀이

 

🌀 필요한 변수

S	전체 문자열의 길이
P	부분 문자열의 길이
A	전체 문자열
result	비밀번호가 될 수 있는 종류의 수
checkSecret	4가지 조건중 현재 검사하는 비밀번호가 충족한 조건의 수
myCondition	비밀번호 조건과 비교하기 위한 나의 조건 배열
condition	비밀번호 조건 배열필요한 번수 선언, 값 집어넣기

 

🌀 실행 흐름

1. 필요한 번수 선언, 값 집어넣기
   
   
2. 맨 처음 검사하는 문자열은 모든 문자를 순회하며 검사한다.
   
   
3. 다음 문자열부터는 맨 첫번째 문자에 해당하는 문자는 빼고, 마지막 문자 다음 문자를 추가한다.
   빼는 경우 : 해당 문자의 내 조건과 비밀번호 조건이 같으면 checkSecret--; myConditon[]--;
   더하는 경우 : myCondition[]++;하고 해당 문자의 내 조건과 비밀번호 조건이 같아지면 checkSecret++;
   * 더하는 경우에서 내 조건이 클 경우에 checkSecret++;을 할 경우에는 조건이 만족되었는데도 계속 카운팅하는 오류발생!
   
   
4. 이를 마지막 문자열이 총 문자열 길이가 되기 전까지 반복한다.
5. result값 출력

 

 

실행 코드

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.StringTokenizer;

public class P12891 {
    static int[] myCondition; // 현재 검사하는 문자열이 충족하는 조건
    static int[] condition; // 비밀번호 조건
    static int checkSecret; // 4가지 조건중 몇개가 맞는지
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());

        int S = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 전체 문자열 크기
        int P = Integer.parseInt(st.nextToken()); // 부분 문자열 크기
        int result = 0; // 비밀번호 종류의 수
        checkSecret = 0; // 조건 4개중에 맞은 수

        // 전체 문자열
        char[] A = new char[S];
        A = br.readLine().toCharArray();

        // 체크할 배열과 비밀번호를 실제 체크한 배열
        myCondition = new int[4];
        condition = new int[4];
        st = new StringTokenizer(br.readLine());
        for(int i=0;i<4;i++){
            condition[i] = Integer.parseInt(st.nextToken());
            if(condition[i]==0){
                checkSecret++;
            }
        }
        
        for(int i=0;i<P;i++){
            Add(A[i]);
        }

        if(checkSecret == 4) result++;

        // 슬라이딩 윈도우
        for(int i=P;i<S;i++){
            int j = i-P;
            Add(A[i]);
            Sub(A[j]);
            if(checkSecret == 4) result++;
        }

        System.out.println(result);
        br.close();
    }

    private static void Sub(char c) {
        switch (c){
            case 'A':
                if(myCondition[0]==condition[0])
                    checkSecret--;
                myCondition[0]--;
                break;
            case 'C':
                if(myCondition[1]==condition[1])
                    checkSecret--;
                myCondition[1]--;
                break;
            case 'G':
                if(myCondition[2]==condition[2])
                    checkSecret--;
                myCondition[2]--;
                break;
            case 'T':
                if(myCondition[3]==condition[3])
                    checkSecret--;
                myCondition[3]--;
                break;
        }
    }

    private static void Add(char c) {
        switch (c){
            case 'A':
                myCondition[0]++;
                if(myCondition[0]==condition[0])
                    checkSecret++;
                break;
            case 'C':
                myCondition[1]++;
                if(myCondition[1]==condition[1])
                    checkSecret++;
                break;
            case 'G':
                myCondition[2]++;
                if(myCondition[2]==condition[2])
                    checkSecret++;
                break;
            case 'T':
                myCondition[3]++;
                if(myCondition[3]==condition[3])
                    checkSecret++;
                break;
        }
    }
}