문제

정수를 저장하는 큐를 구현한 다음, 입력으로 주어지는 명령을 처리하는 프로그램을 작성하시오.

명령은 총 여섯 가지이다.

• push X: 정수 X를 큐에 넣는 연산이다.
• pop: 큐에서 가장 앞에 있는 정수를 빼고, 그 수를 출력한다. 만약 큐에 들어있는 정수가 없는 경우에는 -1을 출력한다.
• size: 큐에 들어있는 정수의 개수를 출력한다.
• empty: 큐가 비어있으면 1, 아니면 0을 출력한다.
• front: 큐의 가장 앞에 있는 정수를 출력한다. 만약 큐에 들어있는 정수가 없는 경우에는 -1을 출력한다.
• back: 큐의 가장 뒤에 있는 정수를 출력한다. 만약 큐에 들어있는 정수가 없는 경우에는 -1을 출력한다.

입력

첫째 줄에 주어지는 명령의 수 N (1 ≤ N ≤ 10,000)이 주어진다. 둘째 줄부터 N개의 줄에는 명령이 하나씩 주어진다. 주어지는 정수는 1보다 크거나 같고, 100,000보다 작거나 같다. 문제에 나와있지 않은 명령이 주어지는 경우는 없다.

출력

출력해야하는 명령이 주어질 때마다, 한 줄에 하나씩 출력한다.

풀이

큐(Queue)는 FIFO(First In First Out) 구조의 자료구조로, 먼저 들어간 데이터가 먼저 나오는 특징을 가진다.

이 문제는 큐의 기본 연산들을 구현하는 문제로, 파이썬의 collections.deque를 사용하면 효율적으로 해결할 수 있다.

접근 방법

deque는 양쪽 끝에서 삽입과 삭제가 O(1)의 시간 복잡도로 가능한 자료구조이다. 리스트를 사용할 경우 pop(0) 연산이 O(N)의 시간 복잡도를 가지지만, deque.popleft()는 O(1)의 시간 복잡도를 가진다.

각 명령어에 대한 구현은 다음과 같다:

• push X: deque.append(X)로 큐의 뒤에 원소를 추가
• pop: deque.popleft()로 큐의 앞에서 원소를 제거하고 반환
• size: len(deque)로 큐의 크기 반환
• empty: 큐가 비어있는지 확인
• front: deque[0]로 큐의 첫 번째 원소 접근
• back: deque[-1]로 큐의 마지막 원소 접근

모든 연산에서 큐가 비어있을 때의 예외 처리를 해주어야 한다.

코드

from collections import deque
import sys

N = int(sys.stdin.readline().strip())

q = deque()

for i in range(N):
  cmd = sys.stdin.readline().strip().split()
  if cmd[0] == 'push':
    q.append(cmd[1])

  elif cmd[0] == 'pop':
    if len(q) != 0:
      print(q.popleft())
    else:
      print(-1)

  elif cmd[0] == 'size':
    print(len(q))

  elif cmd[0] == 'empty':
    if len(q) == 0:
      print(1)
    else:
      print(0)

  elif cmd[0] == 'front':
    if len(q) != 0:
      print(q[0])
    else:
      print(-1)
      
  elif cmd[0] == 'back':
    if len(q) != 0:
      print(q[-1])
    else:
      print(-1)

시간 복잡도

각 명령어마다 O(1)의 시간 복잡도를 가지므로, 전체 시간 복잡도는 O(N)이다.

주의 사항

입력이 많을 때는 sys.stdin.readline()을 사용하는 것이 input()보다 빠르다. 또한 strip()을 사용하여 개행 문자를 제거해주어야 한다.

리스트 대신 deque를 사용함으로써 시간 초과를 방지할 수 있다.