BufferedWriter/Reader, 부동소수점

calis_ws·2023년 5월 21일

BufferedWriter/Reader

Codeup1084 문제에서 BufferedWriter를 써야만 통과할 수 있었는데 그 이유는 Scanner로는 출력속도가 느리기 때문이었다.

버퍼를 이용해서 읽고 쓰는 함수인 만큼 입출력의 효율이 비교적 훨씬 좋다.
예를 들면, 벽돌을 나르는데 Scanner는 한 개씩 들고 가는거라면 BufferedReader는 카트에 가득 담아서 한 번에 실어 나르는일과 같다.

BufferedReader : 입력 받는다 like Scanner(System.in)
BufferedWriter : 출력한다 like System.out.print()

왜 Buffered를 써야하는지 개념은 잘 이해했다.

아래는 백엔드 위키에서 작성된 정답 코드이다.

public class Codeup1084 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        int red = sc.nextInt();
        int green = sc.nextInt();
        int blue = sc.nextInt();

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
        int cnt = 0;
        for (int i = 0; i < red; i++) {
            for (int j = 0; j < green; j++) {
                String str = "";
                for (int k = 0; k < blue; k++) {
                    str += i + " " + j + " " + k + "\n";
                    cnt += 1;
                }
                bw.write(str);
                bw.flush();
            }
        }
        System.out.println(cnt);
    }
}

이 코드에서 궁금했던건

String str = "";
bw.write(str);
bw.flush();

의 위치가 왜 k반복문 밖에 위치해야만 하는지가 궁금했다.

다른 위치에 써놓으면 속도문제로 통과하지 못했기 때문이다.

import java.io.BufferedWriter;
        import java.io.IOException;
        import java.io.OutputStreamWriter;
        import java.util.Scanner;

public class Codeup1084 {
    public static void main(String[] args) throws IOException { 	// Exception 처리
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        int red = sc.nextInt();
        int green = sc.nextInt();
        int blue = sc.nextInt();

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
        int cnt = 0;
        for (int i = 0; i < red; i++) {
            for (int j = 0; j < green; j++) {
                for (int k = 0; k < blue; k++) {
                    String str = "";	 // str이 길어지기 전에 write만 해버리고 str 초기화
                    str += i + " " + j + " " + k + "\n";
                    cnt += 1;
                    bw.write(str);
                }
            }
        }
        bw.flush(); 		// flush 는 마지막에 한 번에 처리하는 코드
        System.out.println(cnt);
    }
}

주말이라 멘토님이 안계셔서 디코로 원기님에게 여쭤보았다.

원기님의 답변으로 바로 위의 코드가 제일 빠르게 속도를 처리한다고 했다.

flush가 마지막에 한 번에 찍어주기 때문에 반복문 안쪽에 있을수록 더 많은 출력을 하는게 이유였다.

BufferedWriter랑 for문 내부 중첩을 주의할 것

주말에도 상세한 답변해주신 원기님께 다시 한번 감사하다.

부동소수점

실수를 표현할 때 소수점의 위치를 고정하지 않는 것을 말한다

10진수

314,600,000 -> 3,146 × 10^5
0.0000451 -> 451 × 10-7

부동소수점 방식

+(부호) 3,146(가수부) E5(지수부)
+(부호) 451(가수부) E-7(지수부)

float : 32bit의 크기 실수 타입
부호 1bit 지수 8bit 가수 32bit
대략 7자리의 정밀도를 가짐
→ 1.000000 (%f로 출력했을때 소수점 6자리로 출력)

float f2 = 1.23e10f; = 123억
float fOne = 1.0f;
초기화 값 뒤에 f 를 붙이지않으면 double로 인식
f 를 붙였을 때 6자리를 초과하면 반올림 되어 출력

double : 64bit의 크기 실수 타입
부호 1bit 지수 11bit 가수 52bit
대략 15자리의 정밀도를 가짐
→ 1.00000000000000

정밀도가 높지만 메모리 사용량이 더 많음.
그로 인해 애플리케이션의 성능 저하와 문제가 발생할 수 있다.
float의 자릿수가 넘어가면 double로 선언하기

// float 변수 선언 및 초기화, 숫자 뒤에 f를 붙인다. 
float f1 = 3.14f;
float f2 = 1.23e10f; 

// double 변수 선언 및 초기화
double d1 = 3.141592653589793;
double d2 = 1.23e100;

// 실행결과
f1 = 3.14
f2 = 1.23000003E10
d1 = 3.141592653589793
d2 = 1.23E100
result1 = 6.28 				  	 	// f1 * 2
result2 = 1.5707963267948966	 	// d1 / 2

BigDecimal : 부동소수점을 정확하게 다룰 수 있는 클래스이며 소수점 아래 자리수를 원하는 만큼 지정이 가능하다.

import java.math.BigDecimal; // BigDecimal import

public class Remind {
    public static void main(String[] args) {
        // 생성자 + 문자열로 초기화하는 방법
        BigDecimal value1 = new BigDecimal("12.23");

        // 아래와 같이 사용하면 안 된다.
        // 12.230000000000000426325641456060111522674560546875 근사치 오류
        BigDecimal dontDoThis = new BigDecimal(12.23);

        System.out.println(value1); // 12.23
        System.out.println(dontDoThis); //12.2300000000000004263256414560...
    }
}

특정 자리수에서 반올림 : 소수를 특정 자리수에서 반올림하는 방법을 사용하여 근사치 오류를 줄일 수 있다.

Overflow (오버플로우) : 메모리의 표현 범위에서 벗어난 수의 값을 저장하는 경우
Underflow (언더플로우) : 메모리가 표현할 수 있는 수보다 적은 수의 값을 저장하는 경우

실수형에서 오버플로우가 발생하는가?

정수형에서는 표현 범위를 넘어가면 오버플로우가 발생하지만 실수형에서는 오버플로우가 발생하면 변수의 값이 무한대가 된다.
또한 정수형에 있는 언더플로우는 실수형에서는 실수형으로 표현할 수 없는 작은값으로 0이 된다.

출처 : 멋사 5기 백엔드 위키 7팀, 13팀

Float의 범위

지수부는 0 ~ 255 에서 언더플로우를 위한 0과 오버플로우를 위한 255를 제외 1 ~ 254까지 표현가능

지수부에 들어가는 값은 음수/양수를 구분하기위해 127을 더한다.
$2^-$ $^3$ → 지수부에 127 - 3 = 124
$2^-$ $^7$ → 지수부에 127 + 7 = 134

표현 가능한 지수범위 -126 ~ 127
1은 -126
127은 0
254는 127

$2^-$ $^1$ $^2$ $^6$ ~ $2^1$ $^2$ $^7$ 까지 표현 가능
$2^-$ $^1$ $^2$ $^6$ = 1.17 x $10^-$ $^3$ $^8$ = 1.17E-38
$2^1$ $^2$ $^7$ = 1.17 x $10^3$ $^8$ = 1.17E38