Programmers | Level 2 | 프로세스

Programmers | Level 2 | 프로세스

Problems

• 📘 Src: Programmers
• 🗂️ Cat: Queue

Description

운영체제의 역할 중 하나는 컴퓨터 시스템의 자원을 효율적으로 관리하는 것입니다. 이 문제에서는 운영체제가 다음 규칙에 따라 프로세스를 관리할 경우 특정 프로세스가 몇 번째로 실행되는지 알아내면 됩니다.

1. 실행 대기 큐(Queue)에서 대기 중인 프로세스 하나를 꺼냅니다.
2. 큐에 대기 중인 프로세스 중 우선순위가 더 높은 프로세스가 있다면 방금 꺼낸 프로세스를 다시 큐에 넣습니다.
3. 만약 그런 프로세스가 없다면 방금 꺼낸 프로세스를 실행합니다.
   1. 한 번 실행한 프로세스는 다시 큐에 넣지 않고 그대로 종료됩니다.

예를 들어 프로세스 4개 [A, B, C, D]가 순서대로 실행 대기 큐에 들어있고, 우선순위가 [2, 1, 3, 2]라면 [C, D, A, B] 순으로 실행하게 됩니다.

현재 실행 대기 큐(Queue)에 있는 프로세스의 중요도가 순서대로 담긴 배열 priorities와, 몇 번째로 실행되는지 알고 싶은 프로세스의 위치를 알려주는 location이 매개변수로 주어질 때, 해당 프로세스가 몇 번째로 실행되는지 return 하도록 solution 함수를 작성해주세요.

Constraints

• priorities의 길이는 1 이상 100 이하입니다.
• priorities의 원소는 1 이상 9 이하의 정수입니다.
• priorities의 원소는 우선순위를 나타내며 숫자가 클수록 우선순위가 높습니다.
• location은 0 이상 (대기 큐에 있는 프로세스 수 - 1) 이하의 값을 가집니다.
• priorities의 가장 앞에 있으면 0, 두 번째에 있으면 1 … 과 같이 표현합니다.

Examples

priorities	location	return
[2, 1, 3, 2]	2	1
[1, 1, 9, 1, 1, 1]	0	5

Solutions

• ⏳ TC: O(n log n)
• 💾 SC: O(n)

import java.util.*;

class Solution {
    public int solution(int[] priorities, int location) {
        // Queue 초기화, 프로세스는 { 우선순위, 로케이션 } 형태로 저장
        Queue<int[]> processQueue = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < priorities.length; i++) {
            processQueue.add(new int[] {priorities[i], i});
        }
        
        // priorities를 우선순위 역순으로 정렬
        priorities = Arrays.stream(priorities)
            .boxed()
            .sorted(Comparator.reverseOrder())
            .mapToInt(Integer::intValue)
            .toArray();
        
        int executionOrder = 0;
        int priorityIndex = 0;

        // Queue 순회
        while (!processQueue.isEmpty()) {
            // 현재 프로세스와 우선순위가 일치하는지 확인
            if (processQueue.peek()[0] == priorities[priorityIndex]) {
                priorityIndex++;
                executionOrder++;
                int[] currentProcess = processQueue.poll();
                // 원하는 프로세스가 실행되었는지 확인
                if (currentProcess[1] == location) break;
            } else {
                // 우선순위가 일치하지 않으면 다시 Queue에 추가
                processQueue.add(processQueue.poll());
            }
        }
        
        return executionOrder;
    }
}

Approaches

이 문제는 프로세스 스케줄링 문제로, 주어진 우선순위에 따라 프로세스를 실행하는 순서를 결정하는 문제입니다. 문제의 핵심은 각 프로세스를 큐에 저장하고, 큐에서 우선순위가 높은 프로세스를 먼저 실행하는 것입니다. 이를 통해 특정 프로세스가 몇 번째로 실행되는지 파악할 수 있습니다.

이를 해결하기 위해 다음과 같은 접근 방식을 사용합니다:

• 큐에 프로세스 저장:
  • 각 프로세스를 [프로세스 우선순위, 프로세스 초기 위치] 형태로 큐에 저장합니다. 이는 프로세스의 우선순위와 초기 위치를 추적하기 위해 필요합니다. 예를 들어, 우선순위가 2이고 초기 위치가 0인 프로세스는 [2, 0] 형태로 큐에 추가됩니다.
• 우선순위 정렬:
  • priorities 배열을 내림차순으로 정렬하여, 높은 우선순위부터 처리할 수 있도록 준비합니다. 이는 우선순위가 높은 프로세스가 먼저 실행되도록 하기 위함입니다.
• 프로세스 실행 순서 결정:
  • 큐에서 프로세스를 하나씩 꺼내어 현재 가장 높은 우선순위와 비교합니다.
  • 현재 프로세스의 우선순위가 가장 높은 우선순위와 일치하면 해당 프로세스를 실행합니다. 그렇지 않으면 다시 큐의 맨 뒤로 보냅니다.
  • 실행된 프로세스의 순서를 추적하여, 원하는 프로세스가 몇 번째로 실행되는지를 계산합니다.

이 알고리즘은 큐를 사용하여 프로세스의 순서를 관리하고, 각 프로세스의 실행 순서를 효율적으로 결정합니다. 시간 복잡도는 O(n log n)이며, 이는 주어진 문제를 해결하는 데 충분한 성능을 제공합니다.