A~Z까지 알파벳으로 이뤄진 5글자 단어를 모두 검색해서 뭔가를 한다거나, 아들 이름 지을 때 성을 제외한 2글자에서 가능한 모든 조합을 하고 싶은 것 같은 경우가 있습니다. 여러 다양한 상황에서 전혀 주먹구구식 알고리즘이 안 나오고 그냥 NP-complete 문제를 위한 정공법으로 전수조사를 해야할 때면 순열을 만드는 것이 가장 간단한 경우가 많겠죠. 순열 만드는 것이 간단하면서도 뭐가 좋을지 고민을 좀 하게 만드는데, 그래서 파이썬에서 순열을 만들 때 쓸만한 방법을 대충 생각나는 것을 모아 봤습니다. ^_^
우선, 일반적으로 나오는 C언어 입문서에서처럼 다 풀어쓰기를 하면 보통 이런 식으로 구현될 것입니다.
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alpha = 'ACGU' u = len(alpha) depth = 3 # 위 3줄은 앞으로 공통으로 쓰일 것이므로 뒤에는 생략합니다. # 1 seqs = [] for a in alpha: for b in alpha: for c in alpha: seqs.append(a + b + c) |
뭔가 한 눈에 확 들어오는 간단함은 있지만, 반복 수가 변하는 경우에는 루프가 늘어나고, 별로 코드도 중복이 가득해 보이는 것이 그다지 멋있지 않습니다. 그래도, 일단 좀 더 파이썬 코드처럼 보이게 하기 위해 줄여 보면,
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# 2 seqs = [a+b+c for a in alpha for b in alpha for c in alpha] |
이제 1줄로 줄기는 했지만, 내부적으로는 구조는 1번과 다를 것이 없습니다. 반복횟수가 바뀌면 여전히 루프가 늘어납니다.
그래서, 루프를 1개로 줄이고, 보통 많이 쓰이는 나누기 나머지 나누기 나머지 방법을 쓰면 이렇게 약간 일반화를 할 수도 있겠죠.
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# 3 seqs = [] for i in range(u**3): seqs.append(alpha[i // (u**2)] + alpha[i // u % u] + alpha[i % u]) |
루프는 1개로 줄었지만, 여전히 3개로 제한되어 있기는 마찬가지입니다. 이번에는 alpha에 매핑하는 부분도 일반화를~
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# 4 seqs = [''.join(alpha[i // (u**d) % u] for d in range(depth)) for i in range(u**depth)] |
자 이제 코드도 줄고 depth만 바꾸면 길이가 마음대로 바뀝니다~ 그렇지만, 약간 계산 오버헤드가 늘기는 했겠죠. -ㅇ-;
순열이 완전히 다 필요한 경우가 아니라, 일부가 필요한 경우이거나, 순열에서 쓰는 원소의 메모리 크기가 엄청 커서 복잡한 경우 등 여러 독특한 경우에는 순열에서 만들어지는 놈을 필요할 때 계산하는 것이 유용할 수도 있습니다.
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# 5 class LazyPermu(list): def __getitem__(self, idx): i = list.__getitem__(self, idx) return ''.join(alpha[i // (u**d) % u] for d in range(depth)) seqs = LazyPermu(xrange(u**3)) |
자, 이번엔 접근법을 약간 바꿔서 숫자를 안 쓰는 방법을 생각해 봅시다. 빈 것에서 시작해서, 모든 경우를 한 번씩 추가한 것을 원하는 횟수만큼 계속 더해주는 방식으로 하면 되겠죠.
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# 6 seqs = [''] for i in range(depth): seqs = [seq+a for seq in seqs for a in alpha] |
알고리즘의 계산 복잡도는 약간 안 좋아졌지만 — O(MN)에서 O(MN+2)로.. — 짧은 순열에 대해서는 그다지 차이는 안 날 것 같고, 코드도 그런대로 알아보기 쉬워졌습니다~ ^_^
이번엔 또 접근법을 좀 바꿔서, 행운을 믿는 사람이라면 순전히 랜덤 함수에 기대어 빨리 끝나기만 기다릴 수도 있겠습니다;;
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# 7 from random import choice seqs = set() while len(seqs) != u**3: seqs.add(''.join(choice(alpha) for i in range(depth))) |
전체 순열이 필요할 때 이걸 실제로 쓰게 되지는 않겠지만, 순열이 굉장히 커서, 전체를 메모리에 담고 있을 수 없을 때, 순간 순간 생성하되 랜덤한 순서가 필요할 때는 이것도 쓸모가 있겠죠;;; (억지로 짜낸 용례 -ㅇ-)
정말 심심할 때는 추후 고객의 업그레이드 유도를 위한 “바쁘게 돌아가는 인터넷 속의 쉼터”(TM)로 이렇게 만들어 볼 수도 있겠습니다;;
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# 8 import re pat = re.compile('[%s]{%d}' % (alpha, depth)) seqs = set() rnd = open('/dev/random') while len(seqs) != u**3: map(seqs.add, pat.findall(rnd.read(10240))) |
아하하;;;
자.. 이제 파이썬에서 순열을 구하는 여러가지 방법을 알아 보았는데요, 어느 한 방법이 꼭 좋다기보다는, 상황마다 고려해야할 것이 많이 있겠죠. 예를 들면,
- 순열이 무지 길고 크고 루프가 오래 돌아간다 –> 순열을 생성하는 놈을 제너레이터로 만들어서 한꺼번에 메모리를 왕창 안 먹고 있게 한다.
- 분산처리를 해야한다 –> 단일 숫자 인덱스를 기반으로 한 순열이 아무래도 쪼개기가 좋겠죠.
- 항상 2개가 쌍일 뿐이다 –> 그냥 1번처럼 for루프 2개 돌려도~
- 순열에 랜덤하게 왔다갔다 접근할 필요는 있는데, 메모리는 적게 쓰고 싶다 –> 5번 같이 순간순간 짠~하고 만들어주는 녀석을 쓰세요~
- KS X 1001 글자들 같이, 순열은 순열인데 종종 코드 곳곳이 비어있다! –> 파이썬의 리스트 컴프리헨션 뒤에 if 붙이는 문법은 정말 멋집니다~ -.-b
- 누구나 금방 알아볼 수 있는 코드로 만들고 싶다 –> 몇개 안 되면 좀 촌스러워도 1번처럼 짜거나, 순열 만드는 놈을 제너레이터로 빼서 이름을 잘 지으세요~