The 3n + 1 problem의 C#/Java 버전 풀이
두뇌를 말랑말랑하게 유지하려고 "알고리즘 트레이닝 북"을 구매했습니다. ^^
Programming Challenges - 알고리즘 트레이닝 북
; http://www.yes24.com/24/Goods/1396784?Acode=101
오일러도 88번까지 풀다가 문제가 더 출제되지 않아서 그만두고 있었는데,
일단... "Project Euler @kr" 88번까지 완료! ^^
; https://www.sysnet.pe.kr/0/0/427
오랜만에 방문해 보니 어느새 113번 문제까지 출제가 되었네요. ^^ 그래도, 책을 구매했으므로 이것 먼저 하고 오일러를 손대야 할 것 같습니다. ^^ 
우선 첫 번재 문제!
The 3n + 1 problem
; http://www.programming-challenges.com/pg.php?page=downloadproblem&probid=110101&format=html
C# 언어로 만들어 봤는데,
using System;
using System.Collections.Generic;
namespace ConsoleApplication1
{
    class Program
    {
        Dictionary<long, int> _cycles = new Dictionary<long, int>();
        List<long> _steps = new List<long>();
        static void Main(string[] args)
        {
            Program my = new Program();
            my.Run();
        }
        private void Run()
        {
            _cycles.Add(1, 1);
            while (true)
            {
                string txt = Console.ReadLine();
                if (string.IsNullOrEmpty(txt) == true)
                {
                    break;
                }
                string[] numbers = txt.Split(' ');
                long start = UInt32.Parse(numbers[0]);
                long end = UInt32.Parse(numbers[1]);
                if (start > end)
                {
                    long temp = start;
                    start = end;
                    end = temp;
                }
                long ticks = Environment.TickCount;
                int maxLength = GetMaxCycle(start, end);
                long diff = Environment.TickCount - ticks;
                Console.WriteLine(start + " " + end + " " + maxLength + ", elapsed: " + diff);
            }
        }
        private int GetMaxCycle(long start, long end)
        {
            int maxLength = 0;
            for (long i = start; i <= end; i++)
            {
                int cycleLength = GetCycleLength(i);
                if (maxLength < cycleLength)
                {
                    maxLength = cycleLength;
                }
            }
            return maxLength;
        }
        private int GetCycleLength(long i)
        {
            _steps.Clear();
            while (_cycles.ContainsKey(i) != true)
            {
                _steps.Add(i);
                if (i % 2 == 0)
                {
                    i /= 2;
                }
                else
                {
                    i = i * 3 + 1;
                }
            }
            int cycleLength = _cycles[i] + _steps.Count;
            int result = cycleLength;
            if (_steps.Count > 0)
            {
                foreach (long s in _steps)
                {
                    _cycles[s] = cycleLength--;
                }
            }
            return result;
        }
    }
}
아쉽게도 programming-challenges 공식 사이트에서는 C, C++, Java, Pascal 언어만 지원하기 때문에 자바로도 만들어 봤습니다.
import java.io.*;
import java.util.*;
class Main {
    static String ReadLn(int maxLength) {
        byte line[] = new byte[maxLength];
        int length = 0;
        int input = -1;
        try {
            while (length < maxLength) {
                input = System.in.read();
                if ((input < 0) || (input == '\n'))
                    break;
                line[length++] += input;
            }
            if ((input < 0) && (length == 0))
                return null;
            return new String(line, 0, length);
        } catch (IOException e) {
            return null;
        }
    }
    public static void main(String args[]) 
    {
        Main myWork = new Main();
        myWork.run();
    }
    HashMap<Long, Integer> _cycles = new HashMap<Long, Integer>();
    ArrayList<Long> _steps = new ArrayList<Long>();
    public void run() {
        String input;
        StringTokenizer idata;
        _cycles.put(1L, 1);
        while ((input = Main.ReadLn(255)) != null) {
            idata = new StringTokenizer(input);
            long start = Long.parseLong(idata.nextToken());
            long end = Long.parseLong(idata.nextToken());
            if (start > end) {
                long temp = start;
                start = end;
                end = temp;
            }
            long ticks = System.currentTimeMillis();
            int maxLength = GetMaxCycle(start, end);
            long diff = System.currentTimeMillis() - ticks;
            System.out.println(start + " " + end + " " + maxLength
                    + ", elapsed: " + diff);
        }
    }
    public int GetMaxCycle(long start, long end) {
        int maxLength = 0;
        for (long i = start; i <= end; i++) {
            int cycleLength = GetCycleLength(i);
            if (maxLength < cycleLength) {
                maxLength = cycleLength;
            }
        }
        return maxLength;
    }
    private int GetCycleLength(long i) {
        _steps.clear();
        while (_cycles.containsKey(i) != true) {
            _steps.add(i);
            if (i % 2 == 0) {
                i /= 2;
            } else {
                i = i * 3 + 1;
            }
        }
        int cycleLength = _cycles.get(i) + _steps.size();
        int result = cycleLength;
        if (_steps.size() > 0)
        {
            for (long s : _steps) {
                _cycles.put(s, cycleLength--);
            }
        }
        return result;
    }
}
입력 파일인 data.txt 파일을 다음과 같이 구성해서,
1 10
100 200
201 210
900 1000
1 1000000
C#, Java 버전의 코드를 실행하면 다음과 같은 실행 결과가 나옵니다.
D:>ConsoleApplication1.exe < i.txt
1 10 20, elapsed: 16
100 200 125, elapsed: 0
201 210 89, elapsed: 0
900 1000 174, elapsed: 0
1 1000000 525, elapsed: 406
D:>java -classpath . Main < i.txt
1 10 20, elapsed: 0
100 200 125, elapsed: 1
201 210 89, elapsed: 0
900 1000 174, elapsed: 2
1 1000000 525, elapsed: 1186
그나저나... 자바 버전으로 만든 소스코드에서 elapsed 측정을 제외시켜 다음과 같이 출력이 나오도록 변경한 다음,
D:>java -classpath . Main < i.txt
1 10 20
100 200 125
201 210 89
900 1000 174
1 1000000 525
"
http://www.programming-challenges.com" 웹 사이트에 제출하면 답이 틀렸다(Wrong answer)고 나옵니다. 웹을 검색해서 다른 사람들의 답과 비교해봐도 답이 틀린 것은 모르겠는데... 암튼 답이 틀렸다고 나옵니다. 혹시 어떤 기준으로 저런 판정이 났는지 아시는 분은 덧글 부탁드립니다. ^^
어쨌든 재미있군요. 가끔씩 심심할 때마다 풀어봐야겠습니다. ^^
참고로, C++ 버전도 추가.
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <map>
using namespace std;
class Ch1_3n1
{
    int _start;
    int _end;
    map<int, int> _cache;
public:
    Ch1_3n1(int start, int end)
    {
        _start = start;
        _end = end;
        if (_start > _end)
        {
            swap(_start, _end);
        }
    }
    int calc()
    {
        int result = 0;
        for (int i = _start; i <= _end; i++)
        {
            result = max(result, calc3n1(i, 1));
        }
        return result;
    }
    int calc3n1(int n, int depth)
    {
        map<int, int>::iterator it = _cache.find(n);
        if (it != _cache.end())
        {
            return it->second + depth;
        }
        if (n == 1)
        {
            return depth;
        }
        int totalDepth = 0;
        if ((n % 2) == 0)
        {
            totalDepth = calc3n1(n / 2, depth + 1);
        }
        else
        {
            totalDepth = calc3n1(n * 3 + 1, depth + 1);
        }
        _cache.insert(pair<int, int>(n, totalDepth - depth));
        return totalDepth;
    }
};
// https://uva.onlinejudge.org/index.php?option=com_onlinejudge&Itemid=8&category=29&page=show_problem&problem=36
int main()
{
    while (true)
    {
        int start = -1;
        int end = -1;
        cin >> start;
        cin >> end;
        if (start == -1 && end == -1)
        {
            break;
        }
        Ch1_3n1 c(start, end);
        cout << start << " " << end << " " << c.calc() << endl;
    }
    return 0;
}
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