[AI_CS] Algorithms

JJangnaa·2023년 8월 11일
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1. 검색 알고리즘

  • 학습목표: 주어진 배열 속에서 특정 값을 찾는 방법을 설명할 수 있다.
  • 핵심단어: 선형검색, 이진검색

-- 선형검색, 이진검색 : 정렬 X, 정렬 O



2. 알고리즘 표기법

  • 학습목표: 알고리즘의 실행시간의 상한과 하한을 표기할 수 있다.
  • 핵심단어: Big O, Big Ω

1) Big O

-- 알고리즘을 수행하는데 필요한 시간의 상한선을 의미 (최악의 경우)

2) Big Ω

-- Big O 와 상반되는 관계 (최상의 경우)

Big OBig Ω
O (n²)selection sort
bubble sort
selection sort
bubble sort
——————————————
O (n log n)merge sortmerge sort
——————————————
O (n)linear searchbubble sort
——————————————
O (log n)binary search-
——————————————
O (1)-linear search
binary search

bubbble sort 의 경우, 더 이상 교환이 일어나지 않을 때 멈추는 최적화 기법이 존재한다면 소요 시간이 줄어들어 하한선이 낮아짐



3. 선형 검색

  • 학습목표: 주어진 배열 또는 구조체에서 선형검색을 할 수 있다.
  • 핵심단어: 선형검색, 구조체

- 자바와 동일하게 문자열을 비교할 때 비교연산자를 사용할 수 없음

- strcmp 함수: 두 문자열이 같다면 0 반환

-- ↪ 양수를 반환한다면 첫번째 문자열이 큰 경우이고 음수를 반환한다면 작은 경우 (알파벳 기준)

-- ↪ # include string.h 필요

- typedef : 새로운 타입을 정의 (나만의 자료형 만들기)

-- ⨁ struct (구조체) : 그릇처럼 여러가지 자료형을 담을 수 있음

typedef struct {
	string name;
    string number;
} person;

중괄호로 감싸져 있는 것을 캡슐화 라고 하며 마지막에 person 은 구조체의 이름(별칭) 이다.



4. 버블 정렬

  • 학습목표: 버블 정렬의 원리와 실행시간을 설명하고 구현할 수 있다.
  • 핵심단어: 버블정렬

1) Big O : O (n²)

-- 선형 및 이진 검색보다 상한선이 높음

(n-1) ⨯ (n-1)
n² - 1n - 1n + 1
n² -2n + 1


⨁ 이진 검색이 선형 검색보다 상한선이 낮지만, 이진 검색을 위한 조건이 정렬인 것을 생각해보면 이진 검색이 선형 검색보다 반드시 좋다고 할 수는 없다는 것을 알 수 있다.

2) Big Ω : Ω (n²)

-- 이미 정렬된 배열이더라도 작동하므로 하한선 역시 제곱이다. (최적화 기법이 없을 때)



5. 선택정렬

  • 학습목표: 선택정렬의 원리와 실행시간을 설명 및 구현할 수 있다.
  • 핵심단어: 선택정렬

1) Big O : O (n²)

-- 버블정렬과는 근본적으로 다른 알고리즘이지만, 수학적 혹은 실제로는 같은 성능을 가짐

n + (n-1) + (n-2) + … + 1
n(n+1) / 2
(n²+n) / 2
n²/2 + n/2

2) Big Ω : Ω (n²)

-- 버블정렬과 같은 의미로 최선의 경우에도 시간이 똑같이 소요됨



6. 정렬 알고리즘의 실행시간

  • 학습목표: 여러 정렬 및 검색 알고리즘의 실행시간을 Big O, Big Ω 로 정의할 수 있다.
  • 핵심단어: Big O, Big Ω

-- 교환이 없을 때 알고리즘을 일찍 종료한다면 최선의 경우에 n-1 번의 과정이 필요 ⇒ Ω (n²) → Ω (n)



7. 재귀 (Recursion)

  • 학습목표: 함수를 재귀적으로 사용하는 코드를 작성할 수 있다.
  • 핵심단어: 재귀

- 눈에 보보는 혹은 가상의 물체의 구조를 그 물체 자체를 이용하여 설명하는 것

ex) 슈퍼마리오에 있는 피라미드
재귀 예시

↪ 높이 4 피라미드에서 하나씩 줄일 때 마지막 부분에서 반환 or 종료 or 정지 등 알고리즘에 맞게 처리가 필요

- 스스로 호출하면서 기존 문제보다 더 작은 크기의 문제를 풀어감 (like 이진탐색, 분할 정복법)



8. 병합 정렬

  • 학습목표: 재귀를 활용한 병합 정렬을 구현할 수 있다.
  • 핵심단어: 병합정렬

1) 재귀 알고리즘의 핵심

-- 왼쪽~오른쪽, 병합(else), return (if item==one)

ex) 두 배열 중 가장 작은 값을 꺼내 다른 배열의 가장 작은 값의 다음에 두는 과정

병합정렬

2) 병합정렬의 실행시간: n ⨯ log n

-- 크기 8인 배열을 쪼개서 크기 1인 배열 8개로 만드는데 필요한 과정으로 약 log n, 그 후 n개의 숫자를 다시 합치는 과정을 n번 반복

⨁ Theta 표기법: 어떤 알고리즘의 상한선과 하한선이 같을 때

theta (θ)
θ (n²)selection sort
——————————
θ (n log n)merge sort
——————————
θ (n)-
——————————
θ (log n)-
——————————
θ (1)-

-- ↪ 선택정렬 및 병합정렬은 맹목적으로 같은 알고리즘을 계속 반복하므로 상한선과 하한선이 같음

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