dart practice - 배열로 주어진 두 입방체 부피의 차이 계산하기

프로그래밍 문제를 해결하다 보면, 종종 수학적 개념을 코드로 옮겨야 하는 상황에 직면합니다. 오늘 다룰 문제는 바로 그런 종류의 과제입니다. 두 개의 입방체(정육면체 또는 직육면체)가 있고, 각 입방체의 가로, 세로, 높이 치수가 배열(리스트) 형태로 주어집니다. 우리의 목표는 이 두 입방체의 부피 차이를 계산하는 함수를 작성하는 것입니다.

문제의 핵심 조건은 다음과 같습니다.

• 입력은 두 개의 배열, a와 b입니다.
• 각 배열은 0보다 큰 양의 정수 3개(각각 가로, 세로, 높이)를 담고 있습니다.
• 함수는 두 입방체 부피의 차이를 반환해야 합니다.
• 어느 입방체의 부피가 더 큰지는 중요하지 않으므로, 결과는 항상 양수여야 합니다. 즉, 절댓값을 구해야 합니다.

예를 들어, a = [2, 2, 3]이고 b = [5, 4, 1]이라면, 첫 번째 입방체의 부피는 2 × 2 × 3 = 12이고, 두 번째 입방체의 부피는 5 × 4 × 1 = 20입니다. 두 부피의 차이는 |12 - 20| = 8이므로, 함수는 8을 반환해야 합니다.

이 문제를 해결하기 위한 논리적 절차는 매우 간단합니다. 코드를 작성하기 전에 먼저 문제 해결 과정을 단계별로 나누어 보겠습니다.

1. 첫 번째 입방체 부피 계산: 배열 a의 세 요소를 모두 곱합니다.
2. 두 번째 입방체 부피 계산: 배열 b의 세 요소를 모두 곱합니다.
3. 부피 차이 계산: 1단계에서 구한 부피와 2단계에서 구한 부피의 차를 구합니다.
4. 절댓값 반환: 3단계에서 구한 결과가 음수일 수 있으므로, 절댓값을 취하여 항상 양수가 되도록 만듭니다.

이제 이 논리를 바탕으로 여러 프로그래밍 언어를 사용하여 어떻게 함수를 구현할 수 있는지 자세히 살펴보겠습니다.

JavaScript를 이용한 해결 방법

JavaScript는 웹 개발에서 가장 널리 사용되는 언어 중 하나이며, 배열을 다루는 강력하고 유연한 메서드를 많이 제공합니다. 이 문제 역시 여러 가지 방식으로 해결할 수 있습니다.

방법 1: 직접적인 인덱스 접근

가장 직관적이고 간단한 방법은 배열의 크기가 3으로 고정되어 있다는 점을 활용하는 것입니다. 각 배열의 인덱스 0, 1, 2에 직접 접근하여 곱셈을 수행하면 됩니다.

function findVolumeDifference(a, b) {
  // 첫 번째 입방체의 부피를 계산합니다.
  const volumeA = a[0] * a[1] * a[2];

  // 두 번째 입방체의 부피를 계산합니다.
  const volumeB = b[0] * b[1] * b[2];

  // 두 부피의 차이를 계산합니다.
  const difference = volumeA - volumeB;

  // Math.abs()를 사용하여 차이의 절댓값을 반환합니다.
  return Math.abs(difference);
}

// 예제 테스트
const a = [2, 2, 3]; // 부피 = 12
const b = [5, 4, 1]; // 부피 = 20
console.log(findVolumeDifference(a, b)); // 출력: 8

const c = [9, 7, 2]; // 부피 = 126
const d = [5, 2, 2]; // 부피 = 20
console.log(findVolumeDifference(c, d)); // 출력: 106

이 코드는 가독성이 매우 높고, 문제의 요구사항을 명확하게 반영합니다. 초보자도 쉽게 이해할 수 있다는 장점이 있습니다.

방법 2: `reduce` 메서드 활용

더 함수형 프로그래밍 스타일에 가까운 접근 방식은 배열의 reduce 메서드를 사용하는 것입니다. reduce는 배열의 각 요소에 대해 주어진 리듀서(reducer) 함수를 실행하고, 하나의 결과값을 반환합니다. 배열의 모든 요소를 곱하는 작업에 매우 적합합니다.

function findVolumeDifferenceWithReduce(a, b) {
  // 'reduce'를 사용하여 부피를 계산하는 헬퍼 함수를 정의합니다.
  const calculateVolume = (dimensions) => {
    // acc: 누산기(accumulator), val: 현재 값(current value)
    // 초기값 1부터 시작하여 배열의 모든 요소를 차례로 곱합니다.
    return dimensions.reduce((acc, val) => acc * val, 1);
  };

  const volumeA = calculateVolume(a);
  const volumeB = calculateVolume(b);

  // Math.abs()를 사용하여 절댓값을 반환합니다.
  return Math.abs(volumeA - volumeB);
}

// 예제 테스트
const a = [2, 2, 3];
const b = [5, 4, 1];
console.log(findVolumeDifferenceWithReduce(a, b)); // 출력: 8

reduce 메서드는 (accumulator, currentValue) => accumulator * currentValue와 같은 콜백 함수를 인자로 받습니다. 이 콜백은 배열의 첫 번째 요소부터 마지막 요소까지 순회하며 누적된 곱셈을 수행합니다. 이 방법은 배열의 길이가 3이 아니라 가변적이더라도 동일한 코드로 동작하므로 더 일반적이고 확장성이 좋습니다.

Python을 이용한 해결 방법

Python은 간결하고 읽기 쉬운 문법으로 데이터 과학 및 범용 프로그래밍에서 큰 인기를 얻고 있습니다. 이 문제 또한 파이썬으로 우아하게 해결할 수 있습니다.

방법 1: 직접적인 인덱스 접근

JavaScript와 마찬가지로, 가장 간단한 방법은 리스트의 인덱스를 직접 사용하는 것입니다.

def find_volume_difference(a, b):
    # 첫 번째 입방체의 부피 계산
    volume_a = a[0] * a[1] * a[2]
    
    # 두 번째 입방체의 부피 계산
    volume_b = b[0] * b[1] * b[2]
    
    # 내장 함수 abs()를 사용하여 두 부피 차이의 절댓값을 반환
    return abs(volume_a - volume_b)

# 예제 테스트
a = [2, 2, 3]  # 부피 = 12
b = [5, 4, 1]  # 부피 = 20
print(find_volume_difference(a, b))  # 출력: 8

c = [9, 7, 2]  # 부피 = 126
d = [5, 2, 2]  # 부피 = 20
print(find_volume_difference(c, d))  # 출력: 106

Python의 코드는 JavaScript 버전과 매우 유사하며, Math.abs() 대신 내장 함수인 abs()를 사용한다는 점이 다릅니다. 이 코드는 명확하고 파이썬의 철학인 "Simple is better than complex"에 잘 부합합니다.

방법 2: `functools.reduce` 또는 `numpy.prod` 활용

Python에서도 reduce와 유사한 기능을 사용할 수 있습니다. Python 3부터 reduce 함수는 functools 모듈로 이동했습니다. 또는 과학 계산 라이브러리인 NumPy를 사용한다면 prod 함수로 매우 간단하게 모든 요소의 곱을 구할 수 있습니다.

`functools.reduce` 사용

from functools import reduce
import operator

def find_volume_difference_reduce(a, b):
    # reduce와 operator.mul을 사용하여 부피 계산
    volume_a = reduce(operator.mul, a)
    volume_b = reduce(operator.mul, b)
    
    return abs(volume_a - volume_b)

# 예제 테스트
a = [2, 2, 3]
b = [5, 4, 1]
print(find_volume_difference_reduce(a, b)) # 출력: 8

reduce(operator.mul, a)는 리스트 a의 모든 요소를 곱하는 것을 의미합니다. operator.mul은 곱셈 연산자(*)에 해당하는 함수입니다. 람다(lambda) 함수를 사용하여 reduce(lambda x, y: x * y, a)와 같이 작성할 수도 있습니다.

`numpy.prod` 사용 (NumPy 라이브러리 필요)

데이터 분석이나 과학 계산 환경에서 작업하는 경우 NumPy 라이브러리를 사용하는 것이 일반적입니다. NumPy는 배열/행렬 연산을 위한 강력한 기능을 제공하며, prod 함수를 사용하면 코드가 더욱 간결해집니다.

import numpy as np

def find_volume_difference_numpy(a, b):
    # np.prod()로 배열 요소의 곱을 계산
    volume_a = np.prod(a)
    volume_b = np.prod(b)
    
    return abs(volume_a - volume_b)

# 예제 테스트
a = [2, 2, 3]
b = [5, 4, 1]
print(find_volume_difference_numpy(a, b)) # 출력: 8

이 방법은 외부 라이브러리 의존성이 생기지만, 대규모 데이터를 다루거나 복잡한 수학 연산을 수행할 때는 매우 효율적이고 편리합니다.

Dart를 이용한 해결 방법

Dart는 Google이 개발한 클라이언트 최적화 언어로, 모바일, 데스크톱, 웹 애플리케이션 개발에 사용됩니다. 특히 Flutter 프레임워크와 함께 사용될 때 강력한 성능을 발휘합니다. Dart 역시 현대적인 언어답게 컬렉션을 다루는 유용한 함수들을 내장하고 있습니다.

원문에서 제시된 해결책은 Dart의 reduce 함수와 abs 메서드를 활용한 간결한 코드입니다.

int findVolumeDifference(List<int> a, List<int> b) {
  // 부피를 계산하는 내부 함수 정의
  int calculateVolume(List<int> dims) {
    // reduce를 사용하여 리스트의 모든 요소를 곱합니다.
    // (value, element) => value * element는 이전까지의 곱셈 결과(value)에
    // 현재 요소(element)를 곱하는 연산을 반복합니다.
    return dims.reduce((value, element) => value * element);
  }

  // 각 리스트에 대해 부피를 계산합니다.
  final volumeA = calculateVolume(a);
  final volumeB = calculateVolume(b);

  // 두 부피의 차이를 구하고, .abs() 메서드로 절댓값을 취합니다.
  return (volumeA - volumeB).abs();
}

void main() {
  // 예제 테스트
  var a = [2, 2, 3]; // 부피 = 12
  var b = [5, 4, 1]; // 부피 = 20
  print(findVolumeDifference(a, b)); // 출력: 8

  var c = [9, 7, 2]; // 부피 = 126
  var d = [5, 2, 2]; // 부피 = 20
  print(findVolumeDifference(c, d)); // 출력: 106
}

이 Dart 코드는 JavaScript의 reduce 예제와 매우 유사한 구조를 가집니다. Dart의 List 클래스에 내장된 reduce 메서드는 리스트를 단일 값으로 축약하는 데 사용됩니다. (volumeA - volumeB) 결과인 정수(int)에 바로 .abs() 메서드를 호출하여 절댓값을 얻을 수 있다는 점이 특징입니다. 이 코드는 Dart의 강력한 타입 시스템과 풍부한 내장 라이브러리를 잘 보여주는 예시입니다.

물론 Dart에서도 전통적인 for 루프나 직접 인덱싱을 사용하여 동일한 결과를 얻을 수 있지만, reduce를 사용한 함수형 접근 방식은 코드를 더 선언적이고 간결하게 만들어 줍니다.

결론: 문제 해결의 다양한 접근법

하나의 간단한 문제, '두 입방체 부피의 차이 계산하기'를 통해 우리는 여러 프로그래밍 언어에서 다양한 방식으로 해답을 찾을 수 있음을 확인했습니다.

• 직접 인덱싱: 가장 기본적이고 직관적인 방법으로, 문제의 조건(배열 크기 3)이 고정적일 때 매우 효과적입니다.
• reduce 함수 활용: 함수형 프로그래밍 패러다임을 적용한 세련된 방법입니다. 코드가 간결해지고, 배열의 크기가 변하더라도 수정 없이 사용할 수 있는 유연성을 제공합니다.

어떤 방법을 선택할지는 프로젝트의 요구사항, 팀의 코딩 스타일, 그리고 개발자의 선호도에 따라 달라질 수 있습니다. 중요한 것은 각 방법의 장단점을 이해하고 주어진 상황에 가장 적합한 도구를 선택하는 능력입니다. 이처럼 간단한 문제를 여러 각도에서 풀어보는 연습은 프로그래밍 실력을 향상시키는 좋은 훈련이 됩니다.