[취업] Kakao 코딩 테스트 문제[3]

다음 문제는 캐시와 LRU와 관련된 문제입니다.


[문제]
지도개발팀에서 근무하는 제이지는 지도에서 도시 이름을 검색하면 해당 도시와 관련된 맛집 게시물들을 데이터베이스에서 읽어 보여주는 서비스를 개발하고 있다.

이 프로그램의 테스팅 업무를 담당하고 있는 어피치는 서비스를 오픈하기 전 각 로직에 대한 성능 측정을 수행하였는데, 제이지가 작성한 부분 중 데이터베이스에서 게시물을 가져오는 부분의 실행시간이 너무 오래 걸린다는 것을 알게 되었다.

어피치는 제이지에게 해당 로직을 개선하라고 닦달하기 시작하였고, 제이지는 DB 캐시를 적용하여 성능 개선을 시도하고 있지만 캐시 크기를 얼마로 해야 효율적인지 몰라 난감한 상황이다.

어피치에게 시달리는 제이지를 도와, DB 캐시를 적용할 때 캐시 크기에 따른 실행시간 측정 프로그램을 작성하시오.




입력 형식
- 캐시 크기(cacheSize)와 도시이름 배열(cities)을 입력받는다.
- cacheSize는 정수이며, 범위는 0 ≦ cacheSize ≦ 30 이다.
- cities는 도시 이름으로 이뤄진 문자열 배열로, 최대 도시 수는 100,000개이다.
- 각 도시 이름은 공백, 숫자, 특수문자 등이 없는 영문자로 구성되며, 대소문자 구분을 하지 않는다. 도시 이름은 최대 20자로 이루어져 있다.


출력 형식< - 입력된 도시이름 배열을 순서대로 처리할 때, “총 실행시간”을 출력한다. 조건 - 캐시 교체 알고리즘은 LRU(Least Recently Used)를 사용한다. - cache hit일 경우 실행시간은 1이다. - cache miss일 경우 실행시간은 5이다.

[풀이]
이 문제의 경우 LRU(Least Recently Used)알고리즘을 이해하고 있냐를 묻는 문제입니다.

LRU는 큐 + cache hit(우선순위)를 섞으신거라 보면되는데,

캐쉬가 가득 찼을 경우,
1. cache hit가 가장 낮은 것 검사
2. 만약 동일 hit 갯수가 있다면, 먼저 들어온 놈이 나가게 되는 형식입니다.






LRU에 대해 일단 위 예제로 수행을 한다면..

밑 케이스 의 출력은 50이고, 캐쉬 크기는 3입니다.
(“Jeju”, “Pangyo”, “Seoul”, “NewYork”, “LA”, “Jeju”, “Pangyo”, “Seoul”, “NewYork”, “LA”)


LRU (빈값을 Null로 표현하겠습니다)
Case 1
1. Jeju - Cache miss + 5
2. Null
3. Null

Case 2
1. Jeju
2. Pangyo - Cache miss +5
3. Null

Case 3
1. Jeju
2. Pangyo
3. Seoul - Cache miss +5

Case 4
1. Newyork - Cache miss +5
2. Pangyo
3. Seoul

...


이런식으로 전체가 miss가 나기때문에, 도시 갯수(10) * 5 = 50으로 전체 Miss가 나게됩니다.


아래는 소스 코드와 테스트케이스들입니다.
input.txt
순서대로
전체 테스트케이스
캐쉬 크기
도시
캐쉬 크기
도시
...
입니다.

6
3
Jeju Pangyo Seoul Newyork LA jeju Pangyo Seoul NewYork LA
3
Jeju Pangyo Seoul Jeju Pangyo Seoul Jeju Pangyo Seoul
2
Jeju Pangyo Seoul NewYork LA SanFrancisco Seoul Rome Paris Jeju NewYork Rome
5
Jeju Pangyo Seoul NewYork LA SanFrancisco Seoul Rome Paris Jeju NewYork Rome
2
Jeju Pangyo NewYork newYork
0
Jeju Pangyo Seoul NewYork LA

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <list>
#include <map>
#include <math.h>
#define LOG printf
using namespace std;

class LRU
{

class Cache
{
public:
int hit;
string city;

Cache()
{
hit = 0;
city.clear();
}
~Cache()
{

}

void insertCache(string tmpCity)
{
hit = 0;
city = tmpCity;
}

void changeCache(string chCity)
{
city.clear();
city = chCity;
hit = 0; 
}
};
private:
list<Cache*> _cache;
int _cacheSize; 

public:
LRU(int cacheSize)
{
_cacheSize = cacheSize;
_cache.clear();
}

~LRU()
{
list<Cache*>::iterator it;
for ( it = _cache.begin() ; it != _cache.end(); it++ )
{
delete *it;
}
}

bool LRU_isFull()
{
if ( _cache.size() >= _cacheSize ) 
{
return true;
}

return false;

}

void LRU_insertCache(string tmpCity)
{
if ( LRU_isFull() )
{
return ;
}

Cache* cityCache = new Cache;
cityCache->insertCache(tmpCity);

_cache.push_back(cityCache);
}

void LRU_changeCache(string chCity)
{
if ( _cache.size() <= 0 )
   {
    return ;
   }
   list<Cache*>::iterator it;
   list<Cache*>::iterator cache_it = _cache.end();
   for ( it = _cache.begin() ; it != _cache.end(); it++ )
   {
    if ( cache_it == _cache.end() || (*cache_it)->hit > (*it)->hit ) 
{
cache_it = it;
} 
}
_cache.erase(cache_it);

Cache* cityCache = new Cache;
cityCache->insertCache(chCity);

_cache.push_back(cityCache);
}

bool LRU_findCache(string city)
{
/* List 순차 순회 */
Cache* cityCache = NULL;
list<Cache*>::iterator it;
for ( it = _cache.begin() ; it != _cache.end(); it++ )
{
cityCache = *it;
if ( cityCache && !strcasecmp(cityCache->city.c_str(), city.c_str()) )
{
cityCache->hit++;
return true;
}
}
return false;
} 
};

int main(void)
{
FILE *fp = fopen("./input.txt", "r");
if ( !fp )
{
LOG("Error Input File\n");
return 0;
}

int T = 0; 
char buf[2048]; 
size_t bufSize = sizeof(buf);
memset(buf, '\0', bufSize);
fgets(buf, bufSize, fp);
T = atoi(buf);

LOG("Test Case Total [%d]\n", T);

for ( int idx = 0; idx < T; idx++ )
 {
  /********************
   * TestCase Setting 
   ********************/
  memset(buf, '\0', bufSize);
  fgets(buf, bufSize, fp);

  int cacheSize = atoi(buf);

  memset(buf, '\0', bufSize);
  fgets(buf, bufSize, fp);

  list<string> city;
  char *word = buf;
  char *last = NULL;
  while( *word )
  {
   word = strtok_r(word, " ", &last);
   if ( *word ) 
   { 
    char* ptr = strstr(word, "\n");
    if ( ptr ) 
    {
     *ptr = '\0';
    }
    city.push_back(word);
   }
   word = last;
  }
  
  LOG("Main Logic\n");
  /*********************
   * Main Logic
   *********************/
  LRU cacheSet(cacheSize);
  int time = 0;
  list<string>::iterator cityIt;
  for ( cityIt = city.begin(); cityIt != city.end(); cityIt++ )
  {
   string city = *cityIt;
   if ( !cacheSet.LRU_isFull() )
   {
    cacheSet.LRU_insertCache(city);
    time += 5;
   }
   else
   {
    bool isFind = cacheSet.LRU_findCache(city);
    if ( isFind ) 
    {
     time += 1;
    }
    else
    {
     cacheSet.LRU_changeCache(city);
     time += 5;
    }
   }
  }
     LOG (" Case[%d] : %d\n", idx, time); 
 } 

 return 0;
}

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