큐 (Queue) 자료구조

큐는 데이터를 FIFO (First-in First-out) 방식으로 관리하는 자료구조이다.

 

FIFO라는 말 그대로 처음 들어온 데이터를 먼저 나가는, 우리가 아는 마트 계산대나 은행 창구에서 고객을 처리하는 방식과 동일하게 작동한다.

 

실제로 대기줄 자체를 영어로 큐 (Queue)라고 부르기도 하며, 이 특성 덕분에 서로 다른 데이터 간의 순서를 유지할 수 있다. 

 

https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=933tykiyvVw

 

큐에 구현되어 있는 대표적 기능은 다음과 같다. 

 

1) 맨 뒤에 데이터를 추가 - append 

 

2) 맨 앞 데이터에 접근 - deque[0]

 

2) 맨 앞 데이터를 삭제 후 삭제한 값을 리턴- popleft

 

 

파이썬에서는 collections에서 제공하는 deque를 이용해 큐를 이용할 수 있다.

 

from collections import deque

queue = deque()

 

deque는 doubly-ended queue로, 말 그대로 양 끝 데이터 모두에 대한 접근과 삭제를 용이하게 해준다.

 

deque는 배열과 링크드리스트 모두로 구현할 수 있지만, 내부적으로 링크드 리스트로 구현하는 것이 유리하다.

 

맨 앞 데이터 삭제연산을 O(n)인 배열과 달리 O(1)에 할  수 있기 때문.

 

따라서, 큐를 이용해야 할 때 귀찮다고 리스트 쓰지 말고 꼭 deque를 import해서 사용하도록 하자. 

 

특히 코딩테스트에서 시간을 줄일 수 있다.

 

 

큐를 이용한 대표적인 문제를 한 번 풀어보았다.

 

 

문제 출처 : 백준 2164번 카드2

문제

N장의 카드가 있다. 각각의 카드는 차례로 1부터 N까지의 번호가 붙어 있으며, 1번 카드가 제일 위에, N번 카드가 제일 아래인 상태로 순서대로 카드가 놓여 있다.

이제 다음과 같은 동작을 카드가 한 장 남을 때까지 반복하게 된다. 우선, 제일 위에 있는 카드를 바닥에 버린다. 그 다음, 제일 위에 있는 카드를 제일 아래에 있는 카드 밑으로 옮긴다.

예를 들어 N=4인 경우를 생각해 보자. 카드는 제일 위에서부터 1234 의 순서로 놓여있다. 1을 버리면 234가 남는다. 여기서 2를 제일 아래로 옮기면 342가 된다. 3을 버리면 42가 되고, 4를 밑으로 옮기면 24가 된다. 마지막으로 2를 버리고 나면, 남는 카드는 4가 된다.

N이 주어졌을 때, 제일 마지막에 남게 되는 카드를 구하는 프로그램을 작성하시오.

입력

첫째 줄에 정수 N(1 ≤ N ≤ 500,000)이 주어진다.

출력

첫째 줄에 남게 되는 카드의 번호를 출력한다.

예제 입력 1

6

예제 출력 1

4

 

from collections import deque

n = int(input())
deck = deque([x for x in range(1, n+1)])

while len(deck) != 1:
    deck.popleft()
    deck.append(deck.popleft())

print(deck[0])

 

 

첫 번째 카드를 popleft를 이용해 버리고, 다음 두 번째 카드를 맨 뒤로 옮기는 과정을 큐의 원소가 하나가 남을 때까지 반복하면 원하는 답을 구할 수 있다.