자료구조란?

• 용어: 자료구조, 데이터 구조, data structure
• 대량의 데이터를 효율적으로 관리할 수 있는 데이터의 구조를 의미
• 코드상에서 효율적으로 데이터를 처리하기 위해, 데이터 특성에 따라, 체계적으로 데이터를 구조화해야 함
  • 어떤 데이터 구조를 사용하느냐에 따라, 코드 효율이 달라짐.

'자료구조'란 컴퓨터 과학에서 데이터를 효과적으로 관리하고 효율적으로 접근하고 조작할 수 있도록 저장하는 방법을 의미한다. 이를 통해 데이터를 좀 더 효율적으로 이용하고, 더 빠르게 작업을 처리하고, 더 적은 자원을 사용하도록 할 수 있다.

자료구조는 다양한 형태가 있는데, 이들은 각기 다른 목적과 사용 사례에 따라 설계되었다. 기본적인 자료구조로는 배열(array), 연결 리스트(linked list), 스택(stack), 큐(queue), 트리(tree), 그래프(graph), 해시 테이블(hash table) 등이 있다.

예를 들어, 배열은 동일한 유형의 요소들을 연속적인 메모리 공간에 저장하며, 인덱스를 통해 각 요소에 빠르게 접근할 수 있습니다. 반면에, 연결 리스트는 동적으로 메모리를 할당받아 데이터를 저장하고, 각 노드가 다음 노드를 가리키는 방식으로 구성되어 있다. 이는 데이터의 삽입이나 삭제를 쉽게 할 수 있게 해준다.

따라서 사용하려는 애플리케이션의 특성과 필요성에 따라 적절한 자료구조를 선택하는 것이 중요하다.

효율적으로 데이터를 관리하는 예

• 우편번호: 5자리 우편번호로 국가의 기초구역을 제공
  • 5자리 우편번호에서 앞 3자리는 시, 군, 자치구를 표기, 뒤 2자리는 일련번호로 구성
• 학생 관리: 학년, 반, 번호를 학생에게 부여해서, 학생부를 관리
  • XX학년, X반, X번 학생
  • 만약 위 관리 기법이 없다면, 3000명의 학생중 특정 학생을 찾기 위해, 전체 학생부를 모두 훑어야 함

알고리즘 이란?

• 용어:알고리즘, algorithm
• 어떤 문제를 풀기 위한 절차/방법
• 어떤 문제에 대해, 특정한 '입력'을 넣으면, 원하는 '출력'을 얻을 수 있도록 만드는 프로그래밍
  • 현실의 예로, 백종원 레시피가 있다.

'알고리즘'은 문제를 해결하기 위한 일련의 명확한 절차나 방법을 의미한다. 알고리즘은 주어진 입력에서 시작하여 정해진 규칙에 따라서 작업을 수행하고, 최종적으로는 출력을 생성한다.

컴퓨터 과학에서 알고리즘은 데이터를 분석하거나 조작하는 데 사용되는 기본적인 절차다. 예를 들어, 정렬 알고리즘은 데이터를 특정 순서로 배치하는 데 사용되며, 검색 알고리즘은 데이터 세트에서 특정 항목을 찾는 데 사용된다.

알고리즘이 효율적인지 여부는 주로 '시간 복잡도'와 '공간 복잡도'를 통해 판단한다. 시간 복잡도는 알고리즘이 문제를 해결하는 데 필요한 시간을 의미하고, 공간 복잡도는 알고리즘이 문제를 해결하는 데 필요한 메모리를 의미한다.

따라서 알고리즘을 설계할 때는 문제를 정확하게 해결하는 것 뿐만 아니라, 가능한 한 적은 시간과 공간을 사용하여 해결하는 것이 중요하다. 이를 위해, 컴퓨터 과학자들은 다양한 알고리즘 설계 기법과 최적화 기법을 연구하고 개발하고 있다.

자료구조와 알고리즘이 중요한 이유

어떤 자료구조와 알고리즘을 쓰느냐에 따라, 성능이 천지차!

자료구조와 알고리즘은 컴퓨터 과학의 핵심 구성 요소로, 프로그램이나 소프트웨어를 효과적으로 작성하는 데 매우 중요합니다. 이들의 중요성은 여러 가지 이유로 귀결된다.
1. 효율성: 올바른 자료구조와 알고리즘 선택은 소프트웨어의 성능에 큰 영향을 미친다. 데이터를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있으며, 이는 사용자에게 더 나은 경험을 제공하고, 소프트웨어가 제한된 리소스 내에서 더 많은 작업을 수행할 수 있게 한다.
2. 문제 해결 능력: 자료구조와 알고리즘은 문제 해결에 필수적이다. 복잡한 문제를 분석하고 이해하는 데 도움이 되며, 문제 해결에 대한 핵심 원칙과 패턴을 제공한다.
3. 재사용성: 고전적인 자료구조와 알고리즘은 대부분 재사용 가능한 솔루션을 제공한다. 즉, 이미 해결된 문제에 대한 솔루션을 찾아 새로운 문제에 적용할 수 있다.
4. 추상화: 알고리즘은 문제의 복잡성을 추상화하고, 문제 해결을 위한 단계별 절차를 제공한다. 이는 개발자가 복잡한 문제에 집중하게 해주며, 문제의 해결을 단순화하고 가독성 있는 코드를 작성하는 데 도움이 된다.
5. 확장성: 효율적인 자료구조와 알고리즘은 소프트웨어를 확장하고 유지 관리하는 데 도움이 됩된. 큰 규모의 데이터와 복잡한 계산을 처리할 수 있는 능력은 현대 소프트웨어 시스템에서 매우 중요하다.

따라서, 자료구조와 알고리즘은 개발자가 효율적이고 성능이 좋으며, 유지 관리가 쉬운 소프트웨어를 개발하는 데 필수적인 도구이다.