1️⃣ 선형 자료구조 - 배열.

자료구조 관점에서 배열을 이해하고 여러 방법으로 구현 가능

1️⃣ 배열(Array).

자료구조 관점에서 배열(Array)은 동일한 타입의 데이터를 연속된 메모리 공간에 저장하는 선형 자료구조입니다.

배열은 조정된 크기를 가지며, 인덱스를 사용하여 각 요소에 빠르게 접근할 수 있는 특징이 있습니다.

배열은 가장 기본적이고 널리 사용되는 자료구조 중 하나입니다.

특징.

1. 고정된 크기(Fixed Size)
   • 배열은 선언 시 크기가 결정되며, 배열의 크기는 변경할 수 없습니다. 이 크기는 배열을 사용하는 동안 고정되어 있습니다.
   • 예: ‘int[] numbers = new int[10];‘(크기가 10인 정수형 배열)
2. 연속된 메모리 공간(Contiguous Memory Allocation)
   • 배열의 요소들은 메모리상에 연속적으로 배치됩니다. 이는 인덱스를 통한 빠른 접근을 가능하게 합니다.
   • 첫 번째 요소의 메모리 주소를 기준으로 인덱스를 사용하여 다른 요소의 주소를 계산할 수 있습니다.
3. 인덱스를 통한 접근(Indexing)
   • 배열의 각 요소는 인덱스를 통해 접근할 수 있습니다. 인덱스는 0부터 시작하여 배열의 크기 -1까지의 값을 가집니다.
   • 예: ‘numbers[0]’,’numbers[1]‘,…,’numbers[9]‘
4. 동일한 데이터 타입(Homogeneous Data Type)
   • 배열은 동일한 데이터 타입의 요소들로 구성됩니다. 즉, 배열 내 모든 요소는 같은 데이터 타입이어야 합니다.
   • 예: 정수형 배열, 문자열 배열 등.

장점.

1. 빠른 접근 속도(Fast Access) :
   • 인덱스를 사용하여 O(1) 시간 복잡도로 배열의 임의의 요소에 접근할 수 있습니다. 이는 배열의 주요 장점 중 하나입니다.
2. 간단한 구현(Simple Implementation) :
   • 배열은 데이터 구조가 간단하여 구현이 용이합니다. 기본적인 자료구조로, 다른 복잡한 자료구조의 기초가 됩니다.

단점.

1. 고정된 크기(Fixed Size) :
   • 배열의 크기는 선언 시 결정되며, 크기를 변경할 수 없습니다. 이는 크기를 사전에 정확히 예측하기 어려운 경우 비효율적일 수 있습니다.
2. 삽입 및 삭제의 비효율성(Inefficient Insertions and Deletions) :
   • 배열의 중간에 요소를 삽입하거나 삭제할 경우, 요소들을 이동시켜야 하기 때문에 O(n) 시간이 소요됩니다. 이는 큰 배열의 경우 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
3. 메모리 낭비(Memory Waste) :
   • 배열의 크기를 너무 크게 설정하면 사용되지 않는 메모리가 낭비될 수 있고, 너무 작게 설정하면 충분한 데이터를 저장할 수 없습니다.

배열의 사용 예시.

• 정수형 배열 선언 및 초기화

  int[] numbers = new int[5];
  numbers[0] = 10;
  numbers[1] = 20;
  numbers[2] = 30;
  numbers[3] = 40;
  numbers[4] = 50;
  

• 배열의 요소 접근

  int firstElement = numbers[0]; // 10
  int lastElement = numbers[4]; // 50
  

• 배열의 순회

  for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
    System.out.println(numbers[i]);
  }
  

마무리.

배열은 다양한 상황에서 기본적인 데이터 저장과 접근 방법을 제공하며, 특정 요구사항에 맞춰 다른 자료구조와 함께 사용되기도 합니다.

배열의 빠른 접근 속도와 간단한 구조 덕분에, 많은 알고리즘과 프로그램에서 핵심적인 역할을 합니다.

2️⃣ 배열 직접 구현.

// CustomArray 클래스
public class CustomArray {
  private int[] data;
  private int size;

  // 특정 용량으로 배열을 초기화하는 생성자
  public CustomArray(int capacity) {
    data = new int[capacity];
    size = 0;
  }

  // 배열의 크기를 가져오는 메서드
  public int size() {
    return size;
  }

  // 배열이 비어 있는지 확인하는 메서드
  public boolean isEmpty() {
    return size == 0;
  }

  // 특정 인덱스의 요소를 가져오는 메서드
  public int get(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
      throw new IndexOutOfBoundsException("Index out of bounds");
    }
    return data[index];
  }

  // 특정 인덱스에 요소를 설정하는 메서드
  public void set(int index, int value) {
    if (index < 0 || index >= size) {
      throw new IndexOutOfBoundsException("Index out of bounds");
    }
    data[index] = value;
  }

  // 배열에 요소를 추가하는 메서드
  public void add(int value) {
    if (size == data.length) {
      throw new IllegalStateException("Array is full");
    }
    data[size] = value;
    size++;
  }

  // 특정 인덱스의 요소를 삭제하는 메서드
  public void remove(int index) {
    if (index < 0 || index >= size) {
      throw new IndexOutOfBoundsException("Index out of bounds");
    }

    for (int i = index; i < size - 1; i++) {
      data[i] = data[i + 1];
    }
    size--;
  }

  // 모든 요소를 출력하는 메서드
  public void print() {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
      System.out.print(data[i] + " ");
    }
    System.out.println();
  }
}

설명.

• 필드:
  • ‘data’ : 실제 데이터를 저장하는 배열.
  • ‘size’ : 현재 배열에 저장된 요소의 개수.
• 생성자:
  • ‘CustomArray(int capacity)’ : 초기 용량을 설정하여 배열을 초기화 합니다.
• 메서드:
  • ‘size()’ : 현재 배열에 저장된 요소의 개수를 반환합니다.
  • ‘isEmpty()’ : 배열이 비어있는지 확인합니다.
  • ‘get(int index)’ : 특정 인덱스의 요소를 반환합니다.
  • ‘set(int index, int value)’ : 특정 인덱스의 요소를 설정합니다.
  • ‘add(int value)’ : 배열의 마지막에 요소를 추가합니다.
  • ‘remove(int index)’ : 특정 인덱스의 요소를 제거하고, 이후의 요소들을 앞으로 이동시킵니다.
  • ‘print()’ : 배열의 모든 요소를 출력합니다.