[프로그래머스] 디스크 컨트롤러 / 힙(heap) / python

문제

https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/42627

프로그래머스

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

예를 들어

 - 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 가각의 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)

 

 

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)

 

제한사항

 

• 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.

 

 

아이디어

이 문제는 기다리는 시점에서 소요시간이 가장 적은 작업부터 수행하면 된다. 이 방법은 운영체제 스케줄링 중 SJF(Shortest Job First)이랑 동일하다. SJF 방식은 평균 대기시간을 최소화하기 위해 CPU 점유 시간이 가장 짧은 작업을 먼저 할당해서 수행하는 방식이다. 

 

최소값을 찾아 먼저 수행하는 문제로 해석하여 힙을 이용한다.

작업이 시작된 시간부터 현재 시간사이에 요청이 들어온 작업중에 작업 수행 시간이 짧은 것부터 수행한다. 시간내에 있는 작업을 힙에 삽입하고, 삽입이 완료 된 후 수행시간과 대기시간을 더해 결과값을 도출한다.

만약 작업이 끝난 후 몇 초 뒤에 작업이 들어오는 경우가 있기 때문에 그런 경우 시간을 흘려보내 줘야한다. 

 

효율성의 측면에서 jobs를 정렬하고, 작업이 완료된 후에 검색을 하지 않는 방법을 이용한다.

 

풀이

import heapq

def solution(jobs):
    now, tmp = 0, 0
    heap = []
    start = -1
    waiting = 0
    jobs.sort()
    while tmp < len(jobs):   
        for job in jobs[tmp:]:
        # 현재시간보다 요청시간이 작아야함
        # 소요시간 기준 최소 힙 구성
            if start < job[0] <= now:
                heapq.heappush(heap, [job[1], job[0]])
            
        if heap:
            current = heapq.heappop(heap)
            start = now
            now += current[0]
            waiting += (now-current[1])
            tmp += 1
        else:
            now += 1
    return int(waiting/len(jobs))