😄 2019 카카오 블라인드 공채: 후보키 (Java)

📌 문제

프렌즈대학교 컴퓨터공학과 조교인 제이지는 네오 학과장님의 지시로, 학생들의 인적사항을 정리하는 업무를 담당하게 되었다.

그의 학부 시절 프로그래밍 경험을 되살려, 모든 인적사항을 데이터베이스에 넣기로 하였고, 이를 위해 정리를 하던 중에 후보키(Candidate Key)에 대한 고민이 필요하게 되었다.

후보키에 대한 내용이 잘 기억나지 않던 제이지는, 정확한 내용을 파악하기 위해 데이터베이스 관련 서적을 확인하여 아래와 같은 내용을 확인하였다.

• 관계 데이터베이스에서 릴레이션(Relation)의 튜플(Tuple)을 유일하게 식별할 수 있는 속성(Attribute) 또는 속성의 집합 중, 다음 두 성질을 만족하는 것을 후보 키(Candidate Key)라고 한다.
  • 유일성(uniqueness) : 릴레이션에 있는 모든 튜플에 대해 유일하게 식별되어야 한다.
  • 최소성(minimality) : 유일성을 가진 키를 구성하는 속성(Attribute) 중 하나라도 제외하는 경우 유일성이 깨지는 것을 의미한다. 즉, 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별하는 데 꼭 필요한 속성들로만 구성되어야 한다.

제이지를 위해, 아래와 같은 학생들의 인적사항이 주어졌을 때, 후보 키의 최대 개수를 구하라.

위의 예를 설명하면, 학생의 인적사항 릴레이션에서 모든 학생은 각자 유일한 학번을 가지고 있다. 따라서 학번은 릴레이션의 후보 키가 될 수 있다.
그다음 이름에 대해서는 같은 이름(apeach)을 사용하는 학생이 있기 때문에, 이름은 후보 키가 될 수 없다. 그러나, 만약 [이름, 전공]을 함께 사용한다면 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별 가능하므로 후보 키가 될 수 있게 된다.
물론 [이름, 전공, 학년]을 함께 사용해도 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별할 수 있지만, 최소성을 만족하지 못하기 때문에 후보 키가 될 수 없다.
따라서, 위의 학생 인적사항의 후보키는 학번, [이름, 전공] 두 개가 된다.

릴레이션을 나타내는 문자열 배열 relation이 매개변수로 주어질 때, 이 릴레이션에서 후보 키의 개수를 return 하도록 solution 함수를 완성하라.

📌 제한사항

• relation은 2차원 문자열 배열이다.
• relation의 컬럼(column)의 길이는 1 이상 8 이하이며, 각각의 컬럼은 릴레이션의 속성을 나타낸다.
• relation의 로우(row)의 길이는 1 이상 20 이하이며, 각각의 로우는 릴레이션의 튜플을 나타낸다.
• relation의 모든 문자열의 길이는 1 이상 8 이하이며, 알파벳 소문자와 숫자로만 이루어져 있다.
• relation의 모든 튜플은 유일하게 식별 가능하다.(즉, 중복되는 튜플은 없다.)

📌 풀이

문제를 제대로 이해하지 못해서 시간이 걸렸었다. 여기서 가장 중요한 것은 후보키의 조건이다.

1. 유일성을 만족할 것.
모든 튜플이 유일해야 한다. 즉, 모든 후보키에 해당하는 튜플이 중복이 없어야 한다.

2. 최소성을 만족할 것.
프로그래머스에서는 아래와 같이 설명했다.
유일성을 가진 키를 구성하는 속성(Attribute) 중 하나라도 제외하는 경우 유일성이 깨지는 것을 의미한다. 즉, 릴레이션의 모든 튜플을 유일하게 식별하는 데 꼭 필요한 속성들로만 구성되어야 한다.
최소성을 제대로 이해하지 못하고, 문제를 풀어보니 계속 테스트에 실패..

최소성은 부분 집합이 존재한다면 만족하지 못한다. 예를 들어 유일성을 만족하는 [A, B], [A, B, C]가 있다고 가정한다. [A, B]가 [A, B, C]의 부분 집합이기 때문에 [A, B, C]는 최소성을 만족하지 못한다. 따라서 후보키가 될 수 있는 것은 [A, B] 이다.

먼저 dfs로 크기가 작은 순서대로 컬럼의 조합들을 구했다.

유일성을 체크하기 위해 Set을 이용했다. 모든 튜플을 돌면서 컬럼의 조합에 해당하는 튜플들을 뽑아냈다. 이때 중복이 있다면 유일성을 만족하지 못하는 것과 같기 때문에 다음 로직으로 넘어가지 못하도록 했다.

여기까지 넘어왔다면 유일성을 모두 통과한 컬럼의 조합이라는 뜻이다.

이제 최소성을 확인한다. 부분 집합을 구하기 위해 비트를 이용했다. 비트로 표현하면 0110과 0111으로 나타낼 수 있다. 0110이 0111의 부분 집합인지 판단하기 위해 0110의 1이 0111에 모두 포함되는지 확인하면 된다. 만약에  모두 포함이 안된다면 candidates에 넣으면 된다.

마지막으로 모든 후보키를 구하면 그대로 candidates의 사이즈를 리턴하면 해결 할 수 있는 문제이다.

📌 코드

import java.util.*;

public class 후보키 {

    String[][] relation;
    int colSize;
    boolean[] select;
    List<int[]> candidates = new ArrayList<>();

    public int solution(String[][] relation) {
        this.relation = relation;
        this.colSize = relation[0].length;
        this.select = new boolean[colSize];
        for (int i = 0; i < colSize; i++) {
            dfs(0, 0, i + 1);
        }
        return candidates.size();
    }

    private void dfs(int idx, int cnt, int selectSize) {
        if (cnt == selectSize) {
            List<Integer> tempColumns = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < colSize; i++) {
                if (select[i]) tempColumns.add(i);
            }
            if (!isUnique(tempColumns)) return;

            int[] candidate = new int[colSize + 1];
            for (Integer col : tempColumns) {
                candidate[col] = 1;
                candidate[colSize]++;
            }
            add(candidate);
        }
        for (int i = idx; i < colSize; i++) {
            if (select[i]) continue;
            select[i] = true;
            dfs(i, cnt + 1, selectSize);
            select[i] = false;
        }
    }

    private boolean isUnique(List<Integer> columns) {
        Set<String> tempTuples = new HashSet<>();
        for (String[] tuple : relation) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (Integer col : columns) {
                sb.append(tuple[col]);
            }
            if (!tempTuples.add(sb.toString())) return false;
        }
        return true;
    }

    private void add(int[] requestCandidate) {
        for (int[] candidate : candidates) {
            int cnt = 0;
            for (int i = 0; i < requestCandidate.length - 1; i++) {
                if ((candidate[i] & requestCandidate[i]) == 1) cnt++;
                if (candidate[colSize] == cnt) return;
            }
        }
        this.candidates.add(requestCandidate);
    }
}

 

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