[JAVA] 배열에서의 최빈값 도출, 여러개면 -1 (HashMap)

 

 

Problem 💻

최빈값은 주어진 값 중에서 가장 자주 나오는 값을 의미합니다.
정수 배열 array가 매개변수로 주어질 때, 최빈값을 return 하도록 solution 함수를 완성해보세요. 최빈값이 여러 개면 -1을 return 합니다.

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Approach 1 ❌

1. 배열에서 중복된 수가 어떤것인지 골라내기
2. 중복된 수가 몇 개인지 오름차순으로 순위 매기기.
3. 순위 중 최다인 1위가 중복이라면 -1 도출하기.

일단 나는 배열에서 중복된 수를 골라내는 법을 모른다.
중복된 수를 골라낸다고 하더라도 그 중 중복된 갯수가 최다인 것도 골라내지 못한다.
또, 갯수가 최다인 것이 단수인지 복수인지도 구분하지 못한다.
복수라면 -1을 도출해야 하는 법도 모른다. 

Approach 2 ⭕

1. 배열에서 중복된 수가 어떤것인지 골라내기
   2.중복된 수가 몇 개인지 오름차순으로 순위 매기기.
   3.순위 중 최다인 1위가 중복이라면 -1 도출하기.

나의 접근법은 올바른 방법이지만 자바 개념이 부족하다.

1단계: 배열에서 중복된 수 골라내기

배열에 있는 숫자를 하나씩 살펴보면서, 같은 숫자가 몇 번 나오는지 세는 법은
HashMap을 사용해야 한다.

HashMap :
배열의 각 요소마다 중복되는 갯수를 바로 옆에 짝지어서 표기하는 법.

 

해쉬맵은 '단어장' 같은 역할을 하는데
숫자(키)와 해당 숫자가 나온 횟수(값)를 기록한다.

예를 들어 :
숫자 1이 나오면 "1:1번"이라고 기록
숫자 2가 나오면 "2:1번"으로 시작하고, 다시 나오면 "2:2번"으로 업데이트!

• getOrDefault()라는 기능을 사용해 숫자가 처음 나오면 0번에서 시작하도록 도와준다. -
  (뒤에 자세한 문법 설명을 하겠지만 ()안에 첫번째는 요소의 숫자. 두번째는 요소의 숫자가 지금껏 한번도 안나왔다면 두번째 요소로 짝이 매겨지는 것이다. 여기서는 0을 두번째에 넣어서 지금껏 안나온 첫번째는 0과 짝지어져서 표기된다. )

2단계: 중복된 수를 빈도(횟수)순서로 정리

중복된 숫자와 횟수가 기록된 데이터를 보고, 어떤 숫자가 가장 많이 나왔는지 찾는다.
예를 들어, {1: 1번, 2:2번, 3:1번}이라면:
2가 가장 많이 나왔다. 

자바에서는 HashMap에 저장된 데이터를 하나씩 꺼내서 비교한다.
가장 큰 숫자를 찾아내기 위해, maxFrequency라는 변수를 사용한다.
숫자와 그 숫자가 나온 횟수를 비교하면서 기록을 업데이트한다.

예를 들어:
첫 번째로 보면 1: 1번 -> maxFrequency = 1
두 번째로 보면 2: 2번 -> maxFrequency = 2
세 번째로 보면 3: 1번 -> maxFrequency = 2 (변화 없음)

3단계: 최빈값이 여러 개인지 확인

가장 많이 나온 숫자가 하나인지 여러 개인지 확인한다.
만약 최빈값이 여러 개라면 결과는 -1로 한다.

최빈값과 같은 빈도를 가진 숫자가 두 개 이상인지 확인하기 위해 카운터 변수를 추가한다.
if (freq == maxFrequency) 조건을 통해, 최빈값과 같은 빈도를 가진 숫자를 세어본다.
최빈값이 여러 개인 경우, 바로 -1을 반환한다. 

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필요한 자바 개념

1. 배열 :
   숫자를 여러 개 저장할 수 있는 도구.
   예: {1, 2, 2, 3}은 숫자 4개가 배열에 들어 있는 모습
2. HashMap:
   단어장을 생각하면된다.
   키와 값을 저장하는 도구이다. -- 두 개의 정보 요소를 짝짓는 방법.
   키: 찾고 싶은 숫자.
   값: 해당 숫자가 나온 횟수.
3. for-each문:
   배열이나 HashMap 안에 있는 데이터를 하나씩 꺼내는 방법

java

for(int num : array) {
 // array 안에 있는 숫자 num을 하나씩 꺼냄
}

1. 조건문:
   if를 사용해 조건을 확인하고 행동을 결정한다.

java

if (freq > maxFrequency) {
   maxFrequency = freq;
   mode = key;
}

이 if문은 최빈값(가장 많이 나온 숫자)을 찾기 위한 조건문이다.
freq와 maxFrequency를 비교하여 현재 숫자가 더 많이 나온 경우 최빈값을 업데이트하는 로직이다.

1) freq :
현재 숫자(key)의 빈도이다. HashMap에서 가져온 값으로, 특정 숫자가 지금까지 몇 번 나왔는지 나타낸다.
2) maxFrequency :
지금까지 확인한 숫자들 중 가장 높은 빈도를 기록한 변수이다.
즉, 현재까지 발견된 최빈값의 빈도이다.
3) mode :
현재까지의 최빈값(숫자)를 기록한 변수이다.
mode는 최종적으로 가장 자주 나온 숫자를 반환하기 위해 사용된다.
4) key :
현재 비교 중인 숫자이다.
HashMap의 키(Key)는 배열의 각 숫자를 나타낸다. 

<조건문 해석>
1. if (freq > maxFrequency) :
현재 숫자(key)의 빈도(freq)가 지금까지 기록된 최대 빈도(maxFrequency)보다 크다면:
더 자주 나온 숫자를 발견한 것이므로, 최빈값을 업데이트 한다.

2. maxFrequency = freq :
현재 숫자의 빈도(freq)를 최대빈도로 업데이트한다. 즉, 새로운 최빈값의 빈도를 기록한다.

3. mode = key :
현재 숫자(key)를 최빈값(mode)로 설정한다. 즉, 최빈값을 새로 발견된 숫자로 교체한다. 

[ 코드의 동작 과정 ]
배열에 들어 있는 숫자들을 하나씩 비교하면서 최빈값을 찾습니다.

초기 상태

•	maxFrequency = 0 (아직 최대 빈도가 없음)
•	mode = -1 (아직 최빈값이 정해지지 않음)

예제 배열: {1, 2, 2, 3}

frequencyMap = {1: 1, 2: 2, 3: 1}
1. 첫 번째 숫자: 1
freq = 1, maxFrequency = 0.
if (1 > 0) 조건이 참 → 업데이트:
maxFrequency = 1.
mode = 1.

1. 두 번째 숫자: 2
   freq = 2, maxFrequency = 1.
   if (2 > 1) 조건이 참 → 업데이트:
   maxFrequency = 2.
   mode = 2.
2. 세 번째 숫자: 3
   freq = 1, maxFrequency = 2.
   if (1 > 2) 조건이 거짓 → 아무 일도 하지 않음.

< 최종 결과 >
maxFrequency = 2 (가장 자주 나온 횟수: 2회)
mode = 2 (최빈값: 2)

Solution 💡

import java.util.HashMap;

class Solution {
    public int solution(int[] array) {
        // 1단계: 숫자의 빈도 기록
        HashMap<Integer, Integer> frequencyMap = new HashMap<>();
        for (int num : array) {
            frequencyMap.put(num, frequencyMap.getOrDefault(num, 0) + 1);
        }

        // 2단계: 최빈값 찾기
        int maxFrequency = 0;
        int mode = -1;
        boolean hasDuplicate = false;

        for (int key : frequencyMap.keySet()) {
            int freq = frequencyMap.get(key);

            if (freq > maxFrequency) {
                maxFrequency = freq;
                mode = key;
                hasDuplicate = false;
            } else if (freq == maxFrequency) {
                hasDuplicate = true;
            }
        }

        // 3단계: 중복 최빈값 처리
        return hasDuplicate ? -1 : mode;
    }
}

---

< 코드 뜯어보기 >

HashMap이란?

정의 :

HashMap은 자바에서 제공하는 키-값(Key-Value)쌍을 저장하는 데이터 구조이다.

-Key : 고유한 값(여기서는 배열의 숫자)
-Value : 키에 연결된 값(여기서는 해당 숫자의 빈도)

사용법 :

1. 선언

java

HashMap<KeyType, ValueType> map = new HashMap<>();

• KeyType과 ValueType은 자료형(예 : Integer, String 등)을 지정한다. 

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2. 추가/ 업데이트

java

map.put(key, value);

• key가 이미 존재하면 값을 업데이트하고, 없다면 새로 추가한다. 
• 추가 : key가 HashMap에 존재하지 않으면, 새로 추가한다. 
• 업데이트 : key가 이미 존재하면, 기존 값을 새로운 value로 덮어쓴다.
• 따라서 put()은 어떤 숫자가 몇 번 나왔는지 계속해서 업데이트하거나 추가할 수 있다.

for (int num : array) {
           frequencyMap.put(num, frequencyMap.getOrDefault(num, 0) +1);
       }

< getOrDefault(Key, DefaultValue)의 문법 구조 >

1.정의

java

map.getOrDefault(Key, DefaultValue)

• key : HashMap에서 가져오려는 키이다. 여기서는 num, 즉 배열의 요소.
• DefaultValue : 키가 HashMap에 없을 때 반환할 기본값이다. 여기서는 0작동 방식
  1) Key가 존재할 경우:
  HashMap에서 해당 키에 연결된 값을 반환한다.
  예를 들어, HashMap에 1:3이 저장되어 있으면, map.getOrDefault(1,0)은 3을 반환한다.
  2) key가 존재하지 않을 경우:
  기본값 DefaultValue를 반환한다
  예를 들어, HashMap에 2라는 키가 없으면, map.getOrDefault(2, 0)은 0을 반환한다.

왜 getOrDefault를 사용하는가?
1 ) get()만 사용하는 경우:
만약 키가 없으면 null을 반환.
null을 처리하려면 추가 조건문이 필요하다.

java

Integer value = frequencyMap.get(1);
if (value == null) {
    value = 0; // 기본값을 수동으로 설정
}

2) getOrDefault()를 사용하는 경우 :
-키가 없을 때 기본값을 자동으로 반환하므로 추가 조건문이 필요 없다.

java

int value = frequencyMap.getOrDefault(1,0);

<frequencyMap.put(num, frequencyMap.getOrDefault(num, 0) + 1)의 구조

1. num의 역할
num: 배열에서 순회 중인 현재 숫자이다. (예: {1, 2, 2, 3}의 첫 번째 순회에서 num =1)

2.frequencyMap.getOrDefault(num,0)의 역할

- getOrDefault(num,0):
설명 : frequencyMap에서 현재 숫자 num의 기록된 값(빈도)를 가져온다.
기능 : Key(숫자)가 존재 : 해당 key에 저장된 값을 반환한다.
key(숫자)가 없음 : 기본값 0을 반환한다.
**

• 왜 필요한가?**
  HashMap에 숫자가 처음 등장한 경우, 값을 0에서 시작하도록 한다.
  -예:
  처음 num = 1일 때, frequencyMap에 1이 없으므로 0 반환
  다음에 num = 2가 처음 등장하면 0 반환

3. +1의 역할
숫자가 등장했으므로, 그 숫자의 빈도를 1 증가시킨다.
getOrDefault(num, 0)으로 가져온 현재 빈도에 1을 더한 값을 새로 저장한다.
처음 1이 나오면 0+1 =1.
2가 두 번째로 나오면 : 기존값 1+1=2.

4.frequencyMap.put(num, ...)의 역할
put()을 사용하여, 숫자의 새 빈도를 frequencyMap에 추가하거나 업데이트한다.
숫자가 처음 나오면 새로 추가한다.
숫자가 이미 있으면 새 빈도로 업데이트한다. 

< 작동 과정 >

배열{1,2,2,3}을 처리한다고 가정

• 초기 상태
  frequencyMap은 비어 있음:{}
• 1. 첫번째 숫자: num=1
     1) frequencyMap.getOrDefault(1, 0)-> 0(Key 1이 없으므로 기본값 0 반환).
     2) 0+1=1 -> 빈도를 1로 업데이트
     3) frequencyMap.put(1,1) -> frequencyMap에 1:1 저장. - 결과:{1:1}
• 1. 두번째 숫자: num =2
     1) frequencyMap.getOrDefault(2,0) -> 0(key 2가 없으므로 기본값 0 반환)
     2) 0+1=1 -> 빈도를 1로 업데이트
     3) frequencyMap.put(2,1) -> frequencyMap에 2:1 저장. - 결과:{1:1, 2:1}
• 1. 세번째 숫자: num=2 (다시 등장)
     1) frequencyMap.getOrDefault(2,0) -> key 2의 현재 값은 1.
     2) 1 + 1 = 2 -> 빈도를 2로 업데이트.
     3) frequencyMap.put(2,2) -> frequencyMap에 2:2 저장 - 결과:{1:1, 2:2}
• 1. 네번째 숫자: num=3
     1) frequencyMap.getOrDefault(3,0) -> 0 (key 3가 없으므로 기본값 0 반환)
     2) 0 + 1 =1 -> 빈도를 1로 업데이트
     3) frequencyMap.put(3,1) -> frequencyMap에 3:1 저장. - 결과:{1:1, 2:2, 3:1}

왜 이렇게 동작해야 하나?

• 빈도를 기록해야 하는 이유:
  배열에 등장하는 각 숫자의 개수를 세기 위해 필요하다.
• getOrDefault()를 사용하는 이유:
  숫자가 처음 등장했을 때, 값을 0에서 시작할 수 있다.
• +1을 해줘야 하는 이유:
  숫자가 배열에 등장할 때마다 해당 숫자의 빈도를 1씩 증가시키기 위해.

frequencyMap.put(num, frequencyMap.getOrDefault(num,0)+1) 흐름 요약

1) frequencyMap.getOrDefault(num, 0):

• 현재 숫자 num의 빈도를 가져옴. 없으면 0 반환
  2) +1 :
• 현재 숫자가 등장했으므로, 빈도를 1 증가.
  3) frequencyMap.put(num, ...) :
  새로 계산된 빈도를 frequencyMap에 추가하거나 업데이트.

간단한 비유

• frequencyMap은 숫자의 출석부이다.
  처음 온 학생은 "0번 출석"에서 시작한다.
  이미 출석한 학생은 출석 횟수에 1을 더한다.
• 코드로 표현 :
  getOrDefault(num,0) -> "학생의 현재 출석 횟수를 확인"
  +1 -> 출석을 한 번 더 기록
  put() -> 출석 횟수를 출석부에 업데이트

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3. 값 가져오기

java

map.get(key);

• Key에 해당하는 값을 가져온다. 키가 없으면 null을 반환한다. 

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4. 기본값 가져오기

java

map.getOrDefault(key, defaultValue);

key가 없을때, defaultValue를 반환한다. 

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---

for문 코드 뜯어보기

for (int key : frequencyMap.keySet()) {
           int freq = frequencyMap.get(key);
           
           if (freq > maxFrequency) {
               maxFrequency = freq;
               mode = key;
               hasDuplicate = false;
           } else if (freq == maxFrequency) {
                hasDuplicate = true;
           }
       }

< 전체 역할 >

frequencyMap은 숫자(key)와 해당 숫자의 빈도(freq)를 저장하는 Map이다.
이 코드는 freqeuncyMap을 순회하여 가장 큰 빈도수를 가지는 key(즉, 최빈값)을 찾고,
동일한 빈도수를 가지는 값이 여러 개 있는지(hasDuplicate)도 확인한다.

<코드 세부 분석>

1. for (int key : freqeuncyMap.keySet())

• frequencyMap.keySet()을 통해 모든 key를 가져온다.
• 각 key를 순회하며 해당 key의 빈도를 확인한다.

keySet() 메서드는 뭐야?
Map에서 모든 이름표(Key)만 꺼내서 보여준다.
frequencyMap.keySet()을 쓰면 [첫번째 키값, 두번째 키값, 세번째 키값....] 형태로 출력된다.
키값을 가져오면 이 키 값을 이요하여 우리가 Map에서 원하는 값을 꺼낼 수 있다.
즉, 이 메서드는 Map에서 key로 value를 여는 것이다.
-왜 Set으로 반환되나?
1)키의 고유성 보장:
Map의 키는 중복될 수 없으므로, 반환된 Set도 중복되지 않는 고유한 값들의 집합이다.
2)순회에 적합:
Set은 for-each 루프를 사용하거나 Iterator를 통해 순회할 수 있다. 

< keySet() 메서드 사용 예시 >

1. keySet()으로 키 순회하기

Map<Integer, Integer> frequencyMap = new HashMap<>();
frequencyMap.put(1, 3);
frequencyMap.put(2, 5);
frequencyMap.put(3, 2);

for (int key : frequencyMap.keySet()) {
   System.out.println("Key: " + key + ", Value: " + frequencyMap.get(key));
}

출력 : 

Key: 1, Value: 3
Key: 2, Value: 5
Key: 3, Value: 2

2. 반횐된 Set 활용하기 

Set<Integer> keys = frequencyMap.keySet();
System.out.println("All keys: " + keys);

출력 : 

All keys: [1, 2, 3]

---

2. int freq = freqencyMap.get(key);

현재 key에 해당하는 빈도수를 가져온다.
frequencyMap.get(key)는 key와 매핑된 빈도수를 반환한다. 

3. if (freq > maxFrequency)

현재 freq(빈도)가 maxFrequency(현재까지 확인한 최대 빈도수)보다 크다면:
새로운 최빈값을 찾았다는 뜻.
갱신 작업:

• maxFrequency = freq; -> 최대 빈도수를 업데이트.
• mode = key; -> 최빈값을 현재 key로 업데이트.
• hasDuplicate = false ; -> 현재 최빈값은 유일하므로 중복 여부를 false로 설정한다. 

4. else if (freq == maxFrequency)

현재 freq가 maxFrequency와 같다면 :
동일한 빈도수를 가진 값이 존재한다는 뜻이다.
hasDuplicate = true; -> 중복 여부를 true로 설정. 

---

결과

1.	maxFrequency:
•	최댓값을 가지는 빈도수.
2.	mode:
•	최빈값(최댓값을 가지는 key).
3.	hasDuplicate:
•	최빈값을 가지는 key가 여러 개인지 여부를 나타낸다.
•	true라면 여러 key가 같은 빈도수를 가진 것이다.
•	false라면 최빈값이 유일하다.