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[hi-rachel] Week 13 solutions

Author: hi-rachel

find-median-from-data-stream/hi-rachel.py

@@ -0,0 +1,39 @@
+# 두 개로 나눠서 저장하면,
+# 홀수개의 숫자일 경우: 첫 번째에서 가장 큰 값이나 두 번째에서 가장 작은 값이 중앙값
+# 짝수개의 숫자일 경우: 첫 번째에서 가장 큰 값과 두 번째에서 가장 작은 값의 평균
+# => 힙 활용
+# 숫자 추가시 작은 값들 => 최대 힙, 큰 값들 => 최소 힙에 음수로 저장! 최대 힙의 모든 값 ≤ 최소 힙의 모든 값
+# 최대 힙에서 가장 큰 값을 최소 힙으로 이동
+# 만약 최소 힙 크기가 더 크면 다시 하나를 최대 힙으로 이동
+# 두 힙간의 크기 차이 항상 0 또는 1 유지
+# TC: addNum O(log n), findMedian O(1)
+# SC: O(n)
+
+import heapq
+
+class MedianFinder:
+    def __init__(self):        
+        self.max_heap = []  # 최대 힙 (음수로 저장) 
+        self.min_heap = []  # 최소 힙
+
+    def addNum(self, num: int) -> None:
+        # 1. 최대 힙에 먼저 삽입 (음수로)
+        heapq.heappush(self.max_heap, -num)
+
+        # 2. max_heap에서 가장 큰 값을 min_heap으로 옮김 (오름차순 정렬 유지)
+        heapq.heappush(self.min_heap, -heapq.heappop(self.max_heap))
+    
+        # 3. min_heap이 max_heap보다 커지면, 다시 max_heap으로 옮김 (균형 유지)
+        if len(self.min_heap) > len(self.max_heap):
+            heapq.heappush(self.max_heap, -heapq.heappop(self.min_heap))
+
+    def findMedian(self) -> float:
+        if len(self.max_heap) == len(self.min_heap):
+            return (-self.max_heap[0] + self.min_heap[0]) / 2
+        else:
+            return -self.max_heap[0]
+
+# Your MedianFinder object will be instantiated and called as such:
+# obj = MedianFinder()
+# obj.addNum(num)
+# param_2 = obj.findMedian()

insert-interval/hi-rachel.py

@@ -0,0 +1,35 @@
+# https://leetcode.com/problems/insert-interval/
+# 
+# 새로운 구간을 기존의 정렬된 구간 리스트에 삽입하고, 겹치는 구간을 병합
+# 오름차순 정렬된 [start, end] 형태의 리스트.
+# 새로운 interval [newStart, newEnd]를 삽입한 후에도 구간이 겹치지 않고 정렬된 상태로 유지.
+# 
+# TC: O(N), 각 interval을 최대 한 번씩만 탐색
+# SC: O(N)
+
+from typing import List
+
+class Solution:
+    def insert(self, intervals: List[List[int]], newInterval: List[int]) -> List[List[int]]:
+        res = []
+        i = 0
+        n = len(intervals)
+
+        # 1. 왼쪽에 있는 겹치지 않는 구간
+        while i < n and intervals[i][1] < newInterval[0]:
+            res.append(intervals[i])
+            i += 1
+        
+        # 2. 겹치는 구간 병합
+        while i < n and intervals[i][0] <= newInterval[1]:
+            newInterval[0] = min(newInterval[0], intervals[i][0])
+            newInterval[1] = max(newInterval[1], intervals[i][1])
+            i += 1
+        res.append(newInterval)
+
+        # 3. 오른쪽에 있는 겹치지 않는 구간
+        while i < n:
+            res.append(intervals[i])
+            i += 1
+        
+        return res

insert-interval/hi-rachel.ts

@@ -0,0 +1,25 @@
+function insert(intervals: number[][], newInterval: number[]): number[][] {
+  const res: number[][] = [];
+  let i = 0;
+  const n = intervals.length;
+
+  // 1. newInterval보다 왼쪽에 있는 interval은 그대로 추가
+  while (i < n && intervals[i][1] < newInterval[0]) {
+    res.push(intervals[i]);
+    i++;
+  }
+  // 2. 겹치는 구간 병합
+  while (i < n && intervals[i][0] <= newInterval[1]) {
+    newInterval[0] = Math.min(intervals[i][0], newInterval[0]);
+    newInterval[1] = Math.max(intervals[i][1], newInterval[1]);
+    i++;
+  }
+  res.push(newInterval);
+
+  // 3. 나머지 오른쪽 구간 추가
+  while (i < n) {
+    res.push(intervals[i]);
+    i++;
+  }
+  return res;
+}

kth-smallest-element-in-a-bst/hi-rachel.py

@@ -0,0 +1,83 @@
+# BST에서 k번째로 작은 value를 반환해라
+# 인덱스는 1에서 시작
+
+from typing import Optional
+
+# Definition for a binary tree node.
+class TreeNode:
+    def __init__(self, val=0, left=None, right=None):
+        self.val = val
+        self.left = left
+        self.right = right
+
+# 풀이 1. Sort
+# 모든 노드의 값을 오름차순으로 정렬 후에 k번째 값을 구한다.
+# TC: O(N log N), N은 노드의 개수, 트리 순회 O(N), 정렬 O(N log N)
+# SC: O(N), 모든 노드의 값을 저장하는 리스트
+
+class Solution:
+    def kthSmallest(self, root: Optional[TreeNode], k: int) -> int:
+        values = []
+
+        def dfs(node):
+            if not node:
+                return
+            
+            values.append(node.val)
+
+            dfs(node.left)
+            dfs(node.right)
+
+        dfs(root)
+
+        return sorted(values)[k - 1]
+    
+# 풀이 2. 힙 활용
+# k번째로 작은 값 구하기 -> 최대 힙 활용
+# - 요소를 -node.val 음수로 변환해 최대 힙 효과를 낸다.
+# - 최대 힙에 값을 추가하다가, k개가 초과하면 최대 힙으로부터 최댓값을 제거
+#   => 트리 순회 종료 후, 최대 힙에는 가장 작은 k개 값만 남게 된다.
+# TC: O(N log K), N은 노드의 개수, K는 찾고자 하는 값의 순서, 트리 순회 O(N), 최대 힙 삽입/제거 O(logK)
+# SC: O(K), 최대 k개의 값을 저장하는 최대 힙
+
+from heapq import heappush, heappop
+
+class Solution:
+    def kthSmallest(self, root: Optional[TreeNode], k: int) -> int:
+        heap = []  # 최대 k개의 작은 값을 저장할 최대 힙
+
+        def dfs(node):
+            if not node:
+                return
+            
+            heappush(heap, -node.val)
+            if len(heap) > k:
+                heappop(heap)
+            
+            dfs(node.left)
+            dfs(node.right)
+
+        dfs(root)
+
+        # 힙의 최댓값이 k번째로 작은 값
+        return -heap[0]
+
+# 풀이 3. 중위 순회 활용
+# BST는 중위 순회를 하면 오름차순으로 노드에 접근할 수 있다
+# => 입력 트리를 중위 순회 하면서 노드 값을 배열에 저장하면 자연스럽게 배열은 정렬됨
+# TC: O(N), N은 노드의 개수, 트리 순회 O(N)
+# SC: O(N), 모든 노드의 값을 저장하는 리스트
+
+class Solution:
+    def kthSmallest(self, root: Optional[TreeNode], k: int) -> int:
+        values = []
+
+        def dfs(node):
+            if not node:
+                return
+            dfs(node.left)
+            values.append(node.val)
+            dfs(node.right)
+
+        dfs(root)
+        return values[k - 1]

lowest-common-ancestor-of-a-binary-search-tree/hi-rachel.py

@@ -0,0 +1,48 @@
+# 주어진 BST와 노드 p, q가 주어질 때
+# 이 둘의 가장 가까운 공통 조상(Lowest Common Ancestor, LCA)을 찾아 반환해라
+# 공통 조상이란, p와 q 모두의 조상 중에서 가장 깊은 노드를 의미
+#
+# BST(Binary Search Tree)의 특징
+# - 각 노드는 최대 두 개의 자식 노드를 가질 수 있음
+# - 왼쪽 서브트리의 모든 값은 현재 노드보다 작고,
+# - 오른쪽 서브트리의 모든 값은 현재 노드보다 큼.
+# 
+# 풀이
+# 현재 노드가 p, q보다 둘 다 작으면, 오른쪽 서브트리에서 LCA를 찾고,
+# 둘 다 크면, 왼쪽 서브 트리에서 찾고,
+# 한쪽은 작고, 한쪽은 크면 현재 노드가 LCA가 됨.
+
+# TC: O(H), H는 이진 검색 트리의 높이
+# SC: O(H), 재귀 스택에 필요한 공간
+
+# Definition for a binary tree node.
+class TreeNode:
+    def __init__(self, x):
+        self.val = x
+        self.left = None
+        self.right = None
+
+# 재귀 풀이
+# TC: O(H), H는 이진 검색 트리의 높이
+# SC: O(H), 재귀 스택에 필요한 공간
+class Solution:
+    def lowestCommonAncestor(self, root: 'TreeNode', p: 'TreeNode', q: 'TreeNode') -> 'TreeNode':
+        if p.val < root.val and q.val < root.val:
+            return self.lowestCommonAncestor(root.left, p, q)
+        if root.val < p.val and root.val < q.val:
+            return self.lowestCommonAncestor(root.right, p, q)
+        return root
+
+# 반복 풀이
+# TC: O(H), H는 이진 검색 트리의 높이
+# SC: O(1)
+class Solution:
+    def lowestCommonAncestor(self, root: 'TreeNode', p: 'TreeNode', q: 'TreeNode') -> 'TreeNode':
+        node = root
+        while node:
+            if p.val < node.val and q.val < node.val:
+                node = node.left
+            elif node.val < p.val and node.val < q.val:
+                node = node.right
+            else:
+                return node

meeting-rooms/hi-rachel.py

@@ -0,0 +1,22 @@
+# https://leetcode.com/problems/meeting-rooms/
+# 주어진 회의 시간 리스트에서 모든 회의가 겹치지 않고 진행될 수 있는지 확인
+# 회의 시간은 [start, end] 형태의 리스트로 주어짐
+# 회의 시간이 겹치는 경우 false, 겹치지 않는 경우 true 반환
+
+# TC: O(N log N), N은 회의의 개수, 회의 시간 정렬 O(N log N)
+# SC: O(1)
+
+from typing import List
+
+class Solution:
+    def canAttendMeetings(self, intervals: List[List[int]]) -> bool:
+        intervals.sort(key=lambda x: x[0])
+        for i in range(1, len(intervals)):
+            # 현재 회의의 시작 시간이 이전 회의의 종료 시간보다 작으면 겹침
+            if intervals[i][0] < intervals[i - 1][1]:
+                return False
+        return True
+
+# sol = Solution()
+# print(sol.canAttendMeetings([[0, 30], [5, 10], [15, 20]]))
+# print(sol.canAttendMeetings([[7, 10], [2, 4]]))

meeting-rooms/hi-rachel.ts

@@ -0,0 +1,13 @@
+// https://leetcode.com/problems/meeting-rooms/
+// TC: O(N log N), N은 회의의 개수, 회의 시간 정렬 O(N log N)
+// SC: O(1)
+
+function canAttendMeetings(intervals: number[][]): boolean {
+  intervals.sort((a, b) => a[0] - b[0]);
+  for (let i = 1; i < intervals.length; i++) {
+    if (intervals[i][0] < intervals[i - 1][1]) {
+      return false;
+    }
+  }
+  return true;
+}