1. What is Data Structure?
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데이터에 편리하게 접근하고 조작하기 위한 데이터를 저장하거나 조직하는 방법
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자료 구조의 종류에는 여러가지가 있다. 각각의 자료구조의 상황에 맞는 적절한 자료 구조를 선택하고 사용하는 것이 중요하다.
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자료구조는 언어별로(ex. JavaScript, Python...) 지원하는 양상이 다르다.
2. Why Data Structure?
화장품을 담기 위해 캐리어를 사용하는 것은 큰 수고를 불러오는 것 처럼, 데이터에 맞는 적절한 자료 구조를 사용하는 것은 전체 개발 시스템에 굉장히 큰 영향을 끼치기 때문!
3. 자료구조의 분류
- Primitive Data Structure(단순 구조)
: 프로그래밍에서 사용되는 기본 데이터 타입 - None-Primitive Data Structure(비단순 구조)
: 단순한 데이터를 저장하는 구조가 아니라 여러 데이터를 목적에 맞게 효과적으로 저장하는 자료 구조
- Linear Data Structure(선형 구조)
: 저장되는 자료의 전후 관계가 1:1 (ex. List, Stacks, Queues)
- Non-Linear Data Structure(비선형 구조)
: 데이터 항목 사이의 관계가 1:n 또는 n:m (ex. Graphs, Trees )
4. 일반적으로 가장 자주 사용 되는 자료 구조
- Array(Python에서는 List)
- Tuple
- Set
- Dictionary
- Stack & Queue
- Tree
Array(list)
1. 정의
Array란?
- JavaScript 에서는 Array, Python에서는 List
- Array(List)는 가장 기초적이고 단순하면서도 가장 자주 사용 되는 자료 구조이다.
2. Array 특징
순차적으로 데이터를 저장하는 자료 구조
- Array의 가장 큰 특징은 순차적(ordered)으로 데이터를 저장한다는 점이다.
- 자료구조에 저장하는 데이터는 요소(element)라고 한다.
- Array는 서로 연결된 데이터들을 순차적으로 저장할때 사용한다.
- 순서가 상관 없더라도 서로 연결된 데이터들을 저장할때 사용한다.
- 그래서 array가 가장 자주 사용되는 자료구조중 하나가 되는 것
기타 특징
- 삽입 순서대로 저장
- 이미 생성된 리스트도 수정 가능
- 동일한 값도 여러번 삽입 가능
Multi-dimensional Array(다중차원 배열)
- array의 요소가 array가 될 수 있다.
3. Array 내부 구조
- Array의 가장 큰 특징은 순차적으로 데이터를 저장하는 것.
- 이러한 순서로 인해 순차적으로 번호를 지정할 수 있다. 이 번호를 index 라고 한다.
- Index는 0부터 시작한다. Index는 마이너스 부호를 가질 수도 있다. 마이너스 index는 맨 마지막 요소 부터 시작한다. 예를 들어, -1 은 맨 마지막 요소이다.
4. 단점
1. Removing or Adding Elements
- 중간의 특정 요소를 삭제해야 하는 경우
- 항상 메모리가 순차적으로 이어져있어야 하기 때문에, 삭제된 요소로부터 뒤에 있는 모든 요소들을 앞으로 한칸씩 이동시켜주어야 한다.
- 따라서 배열에서 요소를 삭제하는 것은 다른 자료 구조에 비해 느릴 수 있다.
- 요소를 삭제하는 과정이 코드 상에서는 한 줄 이지만 실제 메모리 상에서 이루어지는 작업은 훨씬 커진다.
- 중간에 요소가 추가 되는 경우도 마찬가지이다. 특정 위치에 새롭게 요소가 추가되는 경우에는 그 뒤의 요소들이 하나씩 밀리게 된다.
- 그렇기 때문에 Array 는 정보가 자주 삭제 되거나 추가되는 데이터를 담기에는 적절치 않다.
2. Array Resizing
- 배열은 처음 생성될 때 어느정도 메모리가 미리 할당되는데,
- 미리 할당된 메모리보다 추가 된 요소의 메모리가 더 많아진다면 메모리를 더 할당해야 한다. 따라서 resizing은 상대적으로 작업이 오래걸린다.
- 그렇기 때문에 Array 는 사이즈 예측이 잘 안 되는 데이터를 다루기에는 적절하지 않다.
- 사이즈가 급격하게 자주 늘어날 확률이 있는 데이터는 array 말고 더 적합한 자료구조를 선택해야 한다.
언제 사용하면 좋을까?
- 순차열적인 데이터를 저장할 때
ex) 주식 가격. 어제의 2만원과 오늘의 2만원이 다름 >>> 값보다는 순서가 중요한 데이터 - 다차원 데이터를 다룰 때 >>> Multi-dimensional Array
- 어떠한 특정 요소를 빠르게 읽어야 할 때 >> index를 통해 곧바로 읽을 수 있기 때문
- 데이터의 사이즈가 급변하게 자주 변하지 않을 때
- 요소가 자주 삭제 되거나 추가되지 않을 때
Tuple
1.정의
Tuple 이란?
- List와 마찬가지로 데이터를 순차적으로 저장할 수 있는 순열 자료구조
- 하지만 list와 다르게 한 번 정의되고 나면 수정할 수 없음 (immutable)
- 2~3개 정도의 소규모 데이터를 저장할 때 많이 사용
- 함수에서 리턴 값을 한 개 이상 리턴하고 싶을 때 자주 쓰임
2. Tuple의 장점
- Tuple은 간단한 값을 빨리 표현하고 싶을 때 많이 사용한다.
예를 들면 함수에서 리턴 값을 한 개 이상 리턴하고 싶을 경우 (ex. 지도 좌표)
3. Tuple의 단점
- Tuple의 단점은 데이터가 무슨 의미인지 명확하지 않다는 점이다.
- 데이터의 의미를 문맥을 보고 가정해야 한다. 예를 들면 객체의 경우 key-value 쌍으로 이루어진 데이터이기 때문에 무슨 데이터인지 파악이 쉽지만, Tuple의 경우 괄호 안에 데이터만 담겨있기 때문에 문맥에 맞게 의미를 추측해야 한다.
- 그렇기 때문에 Tuple은 소규모 데이터를 다루기에 적합하다.
4. 언제 사용하면 좋을까?
- Array(List)를 쓰기에는 간단한 데이터들을 표현할 때 사용한다.
- Tuple이 Array보다 더 가볍고 메모리를 더 적게 차지한다.
질문
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자료구조의 정의와 중요한 이유를 설명하세요.
모범 답안 )
자료 구조란 데이터의 편리한 접근과 조작을 가능하게 하는 데이터를 저장하거나 조직하는 방법입니다. 문맥과 데이터의 종류에 따라 적절한 자료 구조를 사용하는 것은 전체 개발 시스템에 큰 영향을 끼칩니다. 그렇기 때문에 자료구조의 다양한 종류와 각각의 장점과 한계를 잘 이해하고 상황에 맞게 올바른 자료 구조를 선택하고 사용하는 것이 중요합니다. -
Array(List)의 가장 큰 특징과 그로 인해 발생하는 장점과 단점에 대해 설명하세요.
모범 답안 )
Array의 가장 큰 특징은 순차적으로 데이터를 저장한다는 점입니다. 이렇게 데이터에 순서가 있기 때문에 0부터 시작하는 index가 존재하며, index를 사용해 특정 요소를 찾고 조작이 가능하다는 것이 Array의 장점입니다. 반면에 이에 따른 단점도 존재하는데, 순차적으로 존재하는 데이터의 중간에 요소가 삽입되거나 삭제 되는 경우 그 뒤의 모든 요소들을 한칸씩 뒤로 밀거나 당겨줘야 하는 단점이 있습니다. 이러한 경우 메모리 상에서 이루어지는 작업이 다른 자료구조에 비해 커지기 때문에 Array 는 정보가 자주 삭제 되거나 추가되는 데이터를 담기에는 적절치 않습니다.
- Array를 적용 시키면 좋을 데이터의 예를 구체적으로 들어주세요. (ex. 주식 차트) 구체적 예시와 함께 Array를 적용하면 좋은 이유, 그리고 Array를 사용하지 않으면 어떻게 되는지 함께 서술해주세요.
모범 답안 )
Array를 적용시키면 좋은 예로 주식 차트가 있습니다. 주식 차트에 대한 데이터는 요소가 중간에 새롭게 추가되거나 삭제되는 정보가 아니며, 날짜별로 주식 가격이 차례대로 저장되어야 하는 데이터입니다. 즉, 순서가 굉장히 중요한 데이터 이므로 Array 같이 순서를 보존 해주는 자료구조를 사용하는 것이 좋습니다. 이와 같은 데이터에 Array를 사용하지 않는 경우, 즉 순서가 없는 자료 구조를 사용하는 경우에는 날짜별 주식 가격을 확인하기 어려우며 매번 전체 자료를 읽어 들이고 비교해야 하는 번거로움이 발생합니다.
