[프로그래머스] C++ LV1 콜라츠 추측

문제 링크:https://school.programmers.co.kr/learn/courses/30/lessons/12943

프로그래머스

1.문제 설명

1937년 Collatz란 사람에 의해 제기된 이 추측은, 주어진 수가 1이 될 때까지 다음 작업을 반복하면, 모든 수를 1로 만들 수 있다는 추측입니다. 작업은 다음과 같습니다.

 

1-1. 입력된 수가 짝수라면 2로 나눕니다. 
1-2. 입력된 수가 홀수라면 3을 곱하고 1을 더합니다. 
2. 결과로 나온 수에 같은 작업을 1이 될 때까지 반복합니다. 

 

예를 들어, 주어진 수가 6이라면 6 → 3 → 10 → 5 → 16 → 8 → 4 → 2 → 1 이 되어 총 8번 만에 1이 됩니다. 위 작업을 몇 번이나 반복해야 하는지 반환하는 함수, solution을 완성해 주세요. 단, 주어진 수가 1인 경우에는 0을, 작업을 500번 반복할 때까지 1이 되지 않는다면 –1을 반환해 주세요. 

 

제한사항

• 입력된 수, num은 1 이상 8,000,000 미만인 정수입니다.

입출력 예

n	result
6	8
16	4
626331	-1

 

입출력 예 설명

입출력 예 #1
문제의 설명과 같습니다.

입출력 예 #2
16 → 8 → 4 → 2 → 1 이 되어 총 4번 만에 1이 됩니다.

입출력 예 #3
626331은 500번을 시도해도 1이 되지 못하므로 -1을 리턴해야 합니다.

2.문제 풀이

1. 먼저 콜라츠 추측의 목적은 주어진 수를 1로 만드는것이다. 주어진 수가 1이라면 함수를 종료하도록 한다.

2. 주어진수를 콜라츠의 추측과정이 담긴 guess함수를 이용해 1이 될때까지 반복하며 변수 count로 반복 횟수를 세도록 한다.

3. 반복도중 횟수가 500회를 넘어간다면 반복을 종료하고 -1을 리턴하도록한다. 

 

처음 풀이(int형을 사용했을 때)

#include <string>
#include <vector>

long long guess(long long n)
{
    n = n & 1 ? n * 3 + 1 : n / 2;
    return n;
}

int solution(int num) {
    int count = 0;
    
    if (num == 1)
    {
        return 0;
    }

    while (num > 1 && count < 500)
    {
        num = guess(num);
        count++;
    }

    return (count >= 500) ? -1 : count;
}

 

위와 같이 구현하고 제출하니 다음과 같은 결과가 나왔다.

 

입력값이 626331이라면 추측과정에서 500회가 넘어가 결과 값은 -1이어야만 하는데 뜬금없이 104란 숫자가 뜨게된다... 처음에는 내가 작성한 코드에 논리적인 오류가 있는줄 알고 코드를 여러번 수정해보았지만 계속해서 같은 결과를 마주하게되었고, 결국 검색을 통해 알아낸 이유는 주어진 수의 데이터형이 int형이라서 그렇다.콜라츠 추측과정에서 숫자가 커지며 int형의 범위를 넘어서게 되기 때문에 계속해서 잘못된 결과값이 나오는것이었다. 

 

int형으로 전달받은 num값을 anwer변수에 longlong형으로 형변환하고 작성한 num을 모두 answer로 바꿔주고 다시 제출하니 더 이상 범위를 넘어서지 않아 아래와 같이 결과값이 정상으로 나왔다.

 

수정된 풀이(longlong형을 사용했을 때)

#include <string>
#include <vector>

long long guess(long long n)
{
    n = n & 1 ? n * 3 + 1 : n / 2;
    return n;
}

int solution(int num) {
    long long answer = num;
    int count = 0;
    
    if (answer == 1)
    {
        return 0;
    }

    while (answer > 1 && count < 500)
    {
        answer = guess(answer);
        count++;
    }

    return (count >= 500) ? -1 : count;
}

 

결과값이 정확히 나온것을 확인 할 수 있다.

 

3. 다른 사람의 풀이

콜라츠 추측 과정을 함수로 빼다 보니 코드가 좀 길어진거 같아 간결하게 만들고 싶어 찾아본 다른 사람의 풀이다.for문안에서 주어진 수가 1일때랑 추측과정도중 1이되는경우를 전부 처리하고 500회 반복동안 함수가 종료되지않으면 -1을 반환해서 500회가 넘어가는경우도 정확한 결과 값이 나오도록 했다.

int solution(int num) {
    long long n = num;
    for(int i = 0; i < 500; i++) {
        if(n == 1) return i;
        n = (n & 1) ? (n * 3 + 1) : (n >> 1);
    }
    return -1;
}