[프로그래머스 / programmers] 후보키 - python

문제 원문

문제 설명

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 "학번"을 가지고 있다. 따라서 "학번"은 릴레이션의 후보 키가 될 수 있다.
그다음 "이름"에 대해서는 같은 이름("apeach")을 사용하는 학생이 있기 때문에, "이름"은 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.)

입출력 예

입출력 예 설명

입출력 예 #1
문제에 주어진 릴레이션과 같으며, 후보 키는 2개이다.

풀이

나올수 있는 모든 컬럼 조합을 구하여 최소성을 만족할 때 유일성 검사를 하였습니다.

컬럼 조합은 1개부터 컬럼의 크기까지 순서대로 combinations를 사용하여 구하였습니다. 1개부터 후보키를 검사해야 최소성을 검사할 수 있습니다.

최소성 확인은 확인할 컬럼 조합 안에 지금까지 확인된 후보키 컬럼 조합 중 포함되는 조합이 있을 경우 최소성을 만족하지 못하므로 반복문으로 포함하는 후보키 컬럼 조합이 있는지 확인하였습니다.

유일성 확인은 set을 이용하여 컬럼 조합에 해당하는 값을 ',' 로 구분하여 연결한 후 set에 일치하는 값이 있는지 확인하였습니다. 일치하는 값이 있다면 유일성을 만족하지 못하는 것이고 없다면 set에 추가하면서 진행하였습니다.

풀이과정은 다음과 같습니다.

1. combinations을 이용해서 1개 부터 컬럼의 개수만큼 조합을 구한다
2. 유일성을 확인할 조합이 최소성을 만족하는지 확인한다.
   1. 최소성을 확인하는 방법
   2. 지금까지 확인된 후보키 중 후보키의 요소가 모두 지금 확인할 조합에 있다면 최소성을 만족하지 못하므로
   3. 후보키의 각 요소가 조합에 있는지 확인하고 하나라도 없다면 확인을 멈추고 모두 있다면 최소성을 만족하지 못한다고 판단한다
3. 최소성을 만족한 조합이라면 유일성 검사를 한다
   1. 유일성을 확인하는 방법
   2. 조합에 해당하는 값을 구분자 ','로 연결하여 하나의 값으로 만든다
   3. set을 이용해 합한 값이 있는지 확인하고 있다면 유일성을 만족하지 못한다.
   4. 없다면 set에 값을 추가하고 마지막 row까지 탐색한다
   5. 마지막 row까지 중복되는 값이 없다면 유일성을 만족한다

성공 코드

from itertools import combinations

def solution(relation):
    columnSize = len(relation[0])
    CandidateKeys = []
    answer = 0
    columnIdx = [i for i in range(columnSize)]

    for size in range(1, columnSize + 1):
        columnCombis = combinations(columnIdx, size)
        nowSet = set()
        isCandidateKey = True

        for columnCombi in columnCombis:
            # 최소성 확인
            minimal = True
            for CandidateCol in CandidateKeys:
                including = True
                for col in CandidateCol:
                    if col not in columnCombi:
                        including = False
                        break

                if including:
                    minimal = False
                    break

            #최소성을 만족하지 못하면 건너 뛴다
            if not minimal:
                continue

            #유일성 확인
            nowSet = set()
            isCandidateKey = True
            for row in relation:
                #해당하는 컬럼의 값을 하나의 값으로 만든다
                nowVal = ""
                for idx in columnCombi:
                    nowVal += ',' + row[idx]

                #동일한 값이 있다면 유일성을 만족하지 못한다
                if nowVal in nowSet:
                    isCandidateKey = False
                    break
                else:
                    nowSet.add(nowVal)

            #최소성과 유일성을 만족하면 후보키이다
            if isCandidateKey:
                answer += 1
                CandidateKeys.append(columnCombi)

    return answer

결과

Github - github.com/ledpear