[프로그래머스] 디스크 컨트롤러 (Java)

programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42627

코딩테스트 연습 - 디스크 컨트롤러

문제 설명

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

 

예를들어

- 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

문제에 주어진 예와 같습니다.

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

풀이

작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균을 가장 줄이는 방법 → SJF 스케줄링 구현하는 문제

 

SJF(Shortest Job First)

- 다음 작업시간이 가장 짧은 순으로 스케줄링 (= 다음 CPU 버스트 시간이 가장 짧은 프로세스 순으로 스케줄링)

- 평균 대기 시간 측면에서는 최적에 가장 가까움

 → 하지만 프로세스의 다음 CPU 버스트 시간을 예측하는 것이 어려움 (이러한 이유로 컴퓨터 OS에서 SJF 스케줄링을 사용하지 않는다)

- 선점 SJF = SRTF(Shortest Remaining Time First) : 새 프로세스가 준비 큐에 도착했을 때, 이 프로세스와 현재 수행중인 프로세스의 남은 시간을 비교해서 더 적으면 기존 프로세스를 강제로 종료하고 새 프로세스 할당

 

SJF를 알면 풀이의 방향이 잡히는 문제다. 

작업을 요청 시점 순으로 담고 있는 대기열과 소요시간이 적은 순으로 작업을 수행하는 작업 큐 두개를 가지고 문제를 풀었다.

대기열에서 요청 시점이 된 작업들을 작업 큐에 넘겨주면, 작업 큐에서는 소요시간이 적은 순서대로 우선순위를 부여하여 작업을 수행했다. 

 

이번에도 PriorityQueue를 사용했는데, 저번과의 차이점이라면 Comparator를 override해서 우선순위 기준을 지정해주었다는 점이다. Comparator를 람다식으로 간단하게 하려고 했는데 오류가 나서 기존 override 방식대로 했다.

코드

import java.util.*;

class Solution {
    class Job {
        int reqTime;
        int runTime;
        
        public Job(int req, int run){
            this.reqTime = req;
            this.runTime = run;
        }
    }
    
    public int solution(int[][] jobs) {
        // 대기열 → '작업이 요청되는 시점'이 빠른 순으로 정렬되는 우선순위 큐
        PriorityQueue<Job> q = new PriorityQueue(new Comparator<Job>() {
            @Override
            public int compare(Job j1, Job j2){
                return j1.reqTime - j2.reqTime;
            }
        });
        for(int[] job : jobs){
            q.offer(new Job(job[0],job[1]));
        }
        
        // 작업 큐 → '작업이 소요시간'이 적은 순으로 정렬되는 우선순위 큐
        PriorityQueue<Job> pq = new PriorityQueue(new Comparator<Job>() {
            @Override
            public int compare(Job j1, Job j2){
                return j1.runTime - j2.runTime;
            }
        });
        
        int count = 0;
        int sum = 0;
        int time = 0;
        // 모든 작업이 끝날때까지 while문 반복
        while(count < jobs.length){
            // 1ms마다 while문 반복
            // 작업 큐에 추가 (대기열이 비어있지 않고 요청 시점이 되었을 때 추가)
            while(!q.isEmpty() && time >= q.peek().reqTime){
                pq.offer(q.poll());
            }
            // 작업 큐에 작업이 있으면 우선순위에 따라 작업 진행
            if(!pq.isEmpty()){
                Job j = pq.poll();
                sum += j.runTime + (time - j.reqTime);
                time += j.runTime;
                count++;
            }
            else {  // 작업이 없으면 시간 1ms 흐름
                time++;
            }            
        }
        // 작업의 요청부터 종료까지 걸린 시간의 평균 리턴
        return sum / count;
    }
}