🧩 [Data Structure] 자료구조 무엇일까요?

1️⃣ 자료구조는 데이터를 저장, 조직, 관리하는 방법.

• 자료구조
  • 자료(데이터)에 효율적으로 접근하고 수정할 수 있도록 저장, 조직, 관리하는 방법에 관한 이론.

2️⃣ 자료구조는 문제 해결에 사용할 부품.

• 알고리즘
  • 문제 해결 작업을 수행하기 위해 입력을 받아 원하는 출력을 만들어 내는 과정을 기술한 것.
• 자료구조
  • 문제 해결 작업을 수행하기 위해 입력을 받아 원하는 출력을 만들어 내는 과정에서 부품의 역할.
• 자료구조 학습시 필요능력
  • 자료구조는 프로그램으로 구현되고 사용되므로 자료구조를 학습하려면 프로그래밍 능력이 기본으로 필요.
  • 자료구조를 구현, 사용, 결합하는 과정에서 수학적 사고도 크게 도움이 됨.
    • 사고가 체계적일수록 자료구조를 사용한 결과물은 가명하고 관리하기 쉬워짐.
    • 자료구조와 밀접한 관련이 있는 수학은 수열, 수학적 귀납법 등을 포함하는 이산 수학임.
      • 아래 그림은 알고리즘, 자료구조, 프로그래밍, 이산 수학의 관계를 나타냄.
        
• 자료구조는 운영체제, 컴퓨터 네트워크, 인공지능, 시스템 프로그래밍, 컴파일러 등 컴퓨터 과학의 거의 모든 주제를 구현하기 위한 사고의 빌딩 블록을 제공함.

3️⃣ 자료구조는 생각하는 방법을 훈련하는 도구.

• 자료구조를 다루는 과정에 포함된 ‘생각하는 방법’도 매우 중요함.
  • 자료구조를 구현하는 과정.
  • 자료구조들을 이용해서 문제를 해결하는 과정.
  • 문제를 해결하는 과정에서 논리의 골격이 구성되는 방법 또는 스타일 등
    • 자료구조에서 시작되는 시 생각하는 방법은 자연스럽게 알고리즘으로 연결됨.
• 문제 해결을 위한 생각의 과정에서 ‘의미 단위를 잡는 일’은 매우 중요하다.
  • ‘의미의 매듭을 만든다’고도 표현할 수 있다.
    • 큰 프로젝트를 여러 모듈로 분해하면 각 모듈이 ‘의미의 매듭’이 된다.
      • 또 각 모듈은 더 작은 모듈로 나뉠 수 있다.
        • 즉, ‘의미의 매듭;은 여러 크기로 산재할 수 있다.
  • 프로그래밍에서 어떤 작업을 함수로 만드는 것도 ‘모듈화의 일종’이다.
    • 함수로 분리하면 강한 의미 단위가 된다는 뜻이다.
  • ‘의미의 매듭;을 만드는 과정에서 ‘여러 가지 생각의 구조가 개입’될 수 있는데 ‘가장 중요한 구조’중 하나가 ‘재귀’다.
• 컴퓨터 과학 전반에 걸쳐 가장 중요한 사고 체계 중 하나
  • 재귀
    • 어떤 문제가 자신과 성격이 똑같지만 크기만 더 작은 문제를 포함하고 있는 구조를 말함.
    • ‘큰 의미 매듭’이 ‘같은 모양의 더 작은 의미 매듭’을 ‘1개 이상 포함’하고 있는 것이라 할 수 있다.
      • 아래 그림은 재귀적 구조의 시에르핀스키 삼각형 예로, 같은 구조가 계층적으로 반복되는 것을 볼 수 있다.
        

4️⃣ 자료구조의 종류와 자바의 컬렉션 패키지.

• 자료구조는 아래 그림과 같이 종류가 다양하지만 상황과 목적에 맞게 적절한 자료구조를 선택함으로써 효율적인 데이터 관리가 가능.
  

• 자바의 경우 클래스 종류별 패키지로 분류되어 있는데 그중 자료구조 관련 클래스를 모아둔 패키지가 아래 그림과 같은 컬랙션 패키지이다.
  

• 이 패키지에서 다양한 자료구조를 손쉽게 사져다 쓸 수 있어 같은 시간 동안 옛날보다 훨씬 큰 작업을 수행 가능.

  • 이렇게 미리 만들어둔 것은 범용으로 사용할 수 있도록 지나치게 많은 기능을 제공하거나, 핵심에 집중하기 위해 최소한의 기능만 넣어 놓은 경우도 있음.
    • 따라서 효율적인 코딩을 위해 직접 만드는 것이 더 바람직한 경우도 있음
      • 자료구조를 직접 만들거나 만들어진 것을 목적에 맞게 잘 활용하려면 자료구조 내부의 작동원리를 이해하고 있어야 함.