[파이썬] 이진 탐색 구현을 도와주는 bisect 라이브러리에 대해 알아보자!

안녕하세요, 오늘은 파이썬에서 이진 탐색(Binary Search) 구현을 도와주는 bisect 라이브러리에 대해 알아봅니다.

이진 탐색에 대한 자세한 내용은 아래 링크를 참고해 주세요 :)

heytech.tistory.com/64

[알고리즘] 이진 탐색(Binary Search)에 대해 알아보자!(+Python 구현)

bisect 라이브러리란?

bisect 라이브러리는 원소들이 정렬된 리스트에서 특정 원소를 찾을 때 효과적입니다. bisect 라이브러리는 아래 2가지 함수가 가장 중요합니다.

 

(1)  bisect_left(list, data): 리스트에 데이터를 삽입할 가장 왼쪽 인덱스를 찾는 함수(리스트 내 정렬 순서를 유지).

(2)  bisect_right(list, data): 리스트에 데이터를 삽입할 가장 오른쪽 인덱스를 찾는 함수(리스트 내 정렬 순서를 유지).

 

예를 들어, 그림 1 과 같이 a라는 리스트 \([1, 2, 3, 3, 5, 10]\) 가 있을 때, 새로운 데이터 3을 삽입하려고 할 때의 bisect_left()와 bisect_right() 함수는 각각 \(2\) 와 \(4\) 를 반환합니다.

 

그림 1.  bisect 함수 동작 예제

 

위의 예제를 파이썬으로 구현하면 다음과 같습니다.

from bisect import bisect_left, bisect_right

a = [1, 2, 3, 3, 5, 10]
x = 3

print(f"bisect_left: {bisect_left(a, x)}") # 2
print(f"bisect_right: {bisect_right(a, x)}") # 4

 

이와 같은 두 함수의 특성 덕분에 bisect_left()와 bisect_right()는 원소들이 정렬된 리스트에서 특정 범위 내에 속하는 특정 값의 개수를 구할 때 효과적이며 \(O(logN)\) 으로 빠르게 계산할 수 있다는 장점이 있습니다. 이러한 특성을 살려 특정 범위 내에 속하는 특정 값의 개수를 구하는 예제를 살펴보겠습니다.

 

from bisect import bisect_left, bisect_right

# [left_v, right_v] 범위 내에 있는 원소 개수 출력 함수
def cnt_within_range (arr, left_v, right_v):
    # 맨 좌측 인덱스
    left_idx = bisect_left(arr, left_v)
    # 맨 우측 인덱스
    right_idx = bisect_right(arr, right_v)
    return right_idx - left_idx

# 리스트 생성
arr = [5, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 9, 10]

# 값이 9인 원소 개수 출력
print(cnt_within_range(arr, 9, 9)) # 1
# [4, 7] 범위 내에 있는 원소 개수 출력
print(cnt_within_range(arr, 4, 7)) # 6

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그럼 오늘도 즐거운 하루 보내시길 바랍니다 :)

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