자료구조(data structure)는 데이터를 특정 형태로 저장해 편리하게 접근 및 조작하기 위한 방법이다. 자료구조의 본질 및 장단점을 이해해야 상황에 맞게 잘 적용할 수 있다. 아래와 같은 quote이 있을 정도로(feat. linus torvals) 자료 구조는 중요하다.

Algorithms + Data Structures = Programs

Code is just the way to express the algorithms and the data structures.

0. 자료 구조의 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 )

1. list []

값이 여러개 있을 때, 일일히 변수를 만들고 값을 지정하는 것은 번거로울 수가 있다. 값을 순차적으로 저장해 index로 value를 구분하면 더 직관적이기 때문에 list를 사용한다.

1.1 기본 용어

• element: 리스트 안에 저장되어 있는 값들을 요소라고 부른다. (html의 요소<tag>content<tag>가 생각난다🤔)
• index: 요소들의 순서. 첫 번째 index는 0 마지막 index는 list의 크기인 n-1이다.
• 요소들은 쉼표로 구분된다.
• 대괄호[]는 리스트를 생성할 때도 사용하고, 요소를 읽어들일 때도 사용한다.

list 안의 요소를 바꾸는 방식은 여러 가지가 있다. 이 부분에 대해서 헷갈리지 말자.

1.2 method

- append

리스트의 끝에 새로운 요소를 덧붙이는 방법이다. 단순히 추가하는 add가 아닌 순서를 고려해 덧붙이는 append라는 점을 기억하자.

color_list = ["Red", "Blue", "Green", "Black"]
color_list.append("Yellow") # 뒤에 붙여줘! 

print(color_list) # result: ['Red', 'Blue', 'Green', 'Black', 'Yellow']

my_list=[]
my_list.append(1)
my_list = my_list + [2,3]

print(my_list)
# result: [1,2,3]

플러스 부호 (+)

추가하고자 하는 요소가 한 개 이상일 때 +를 사용한다. 주의할 점은 합한 값을 저장하려는 변수에 지정해주는 것이다. 합한 값을 쓰기 위해서는 두개를 더한 값을 객체에 할당해주어야 한다.

# 여러 요소를 추가 할 때는 아래 방식으로 
list1 = list1 + [ 추가하는 요소 ]  
list1 = list1 + list2 

#예시
color_list = ["black"]
color_list = color_list + ["Light Blue", "Pink"]'
print(color_list) # result: ["black", "Light Blue", "Pink"]

- insert

원하는 위치에 element를 넣고 싶을 때 쓴다. 지정한 위치(num)에 끼우는 것이기 때문에 그 뒤에 있는 요소들은 뒤로 밀린다.

🚨바로 옆에 있는 요소가 밀리는거지 없어지는 것이 아니다!

cities = [
    "서울특별시",
    "부산광역시",
    "인천광역시",
    "대구광역시",
    "대전광역시",
]
cities.insert(1, "제주특별자치도 제주시") # index 1에 제주시 낑겨보자

print(cities)
''' result: cities = [
    "서울특별시",
    "제주특별자치도 제주시"
    "부산광역시",
    "인천광역시",
    "대구광역시",
    "대전광역시",
]'''

- update elements

insert는 리스트에 변화 없이 지정한 위치에 값을 추가하는 것이고, update는 값 자체를 바꾸는 것이다. 방식은 아래와 같이 인덱스에 value를 assign 하는 것이다.

cities = [
    "서울특별시",
    "부산광역시",
    "인천광역시",
    "대구광역시",
    "대전광역시",
]
cities[2] = "경기도 성남시"

print(cities)
''' result: cities = [
    "서울특별시",
    "경기도 성남시",
    "인천광역시",
    "대구광역시",
    "대전광역시",
]'''

만약 리스트 안에 있는 요소 두 개를 서로 바꾸고 싶을 때는 아래와 같은 방식을 사용하면 된다. 꼭 같은 리스트일 필요는 없는 점을 참고하자.

(근데 왜 개발자들은 변수나 리스트 이름을 foo 로 붙이는걸 좋아할까..?)

foo[i], foo[j] = foo[j], foo[i]

- remove

del 키워드를 사용해서 요소를 삭제하기 불편할 경우 사용하는 메소드. 표현식은 다음과 같다. 리스트에서 요소를 삭제하면 뒤에 있던 요소들의 순서가 자동으로 정렬되므로 index가 변경되는 것에 유의하자!

twice = [ "나연",  "사나",  "정연",  "모모",  "미나", "채영",  "다현", "쯔위",  "지효"]

del twice[3] # 키워드 사용
twice.remove("모모") # method 사용

1.3 del list 과제 관련

Python deleting elements from list 를 풀다가 처음 보는 표현식을 발견했다. 정말 검색의 힘(=구글의 힘)이란 대단하다...

문제는 주어진 리스트에서 홀수인 요소만 삭제하는 것이었다. 요소가 많기 때문에 나는 for문을 써서 지워보려고 했다. 근데 나랑 똑같은 사람을 찾아서 해결했다 😭 7년전에 물어본 사람아 고마워...

내가 작성한 코드는 다음과 같다. 그런데 계속 홀수가 지워지지 않는 에러가 발생했다! 분명 문법적으로는 맞는 것 같은데! 이 사용자도 어떤 것은 지워지고, 어떤 것은 안 지워지는 등 매우 혼란했다.

def remove_odd_numbers(numbers):
    for i in numbers:
        if i % 2 != 0:
            numbers.remove(i)
    return numbers

- del list 해답

게시물의 댓글을 보면 반복할 때 아이템을 지우지마. 그건 달릴 때 바퀴 빼는 거랑 똑같아 라고 매우 극단적인 예시를 든 사람도 있었다. 왜냐면 반복을 하면서 지우게 되면, 리스트가 바뀌기 때문에 리스트 크기가 바뀌고, 인덱스도 바뀌어서 반복하다가 요소를 건너 뛰게 된다!! (그럼 그렇다고 말을 해야지 인터프리터야 😠😠😠)

그래서 만약에 리스트에서 for문을 사용하고 싶으면 shallow copy를 사용하라고 말하고 있다. 사실 나도 new_list=[]를 만든 뒤에 거기에 짝수들을 append 하는 방식으로 접근했는데, 조건에 새로운 리스트가 추가되면 안 되어서 계속 오답이 떴다.

정답 1번

def remove_odd(1):
    for i in l[:]: # l[:] 은 list l의 shallow copy이다. 
        if i % 2 != 0:
            l.remove(i)
    return l

정답 2번

또는 list comprehension을 사용해 짝수만 남길 수도 있다. 와 진짜 이런 방법이... 너무 좋아

def remove_odd_numbers(numbers):
  return [x for x in numbers if x % 2 == 0]

- list comprehension

리스트를 쉽게, 짧게 한 줄로 만들 수 있는 파이썬의 문법이다. 관련 개념을 잘 정리한 블로그가 있어 내용을 가져왔으며, 링크도 첨부한다.
❤️진짜 너 무 간 단 하 고 아 름 답 다 . . . 🥺❤️

• 변수를 활용한 값: 변수를 활용해서 얻고 싶은 value i*2
• 사용할 변수 이름: 변수 정의 i
• 순회할 수 있는 값: for문에서 쓸 수 있는 모든 iterable 값. list, set, dict, tuple, range 등 하나씩 돌릴 수 있는 모든 것.

[ ( 변수를 활용한 값 ) for ( 사용할 변수 이름 ) in ( 순회할 수 있는 값 )]

size = 10
arr = [i * 2 for i in range(size)]

print(arr)

[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

🔇 filter 함수

filter 함수를 활용하라는 댓글도 있었다. filter 함수는 built-in 함수로 list 나 dictionary 같은 iterable 한 데이터를 특정 조건에 일치하는 값만 추출해 낼때 사용하는 함수이다.

지금은 너무 힘에 부치므로 짬이 날 때 정리하는 것으로 하자 😂

1.4 slicing

리스트의 일부분을 copy하는 것을 slicing이라고 한다. start와 stop은 index의 어디서부터 어디까지 가져올 것인지, step은 가져올 때 몇 칸씩 건너뛸 것인지에 대한 부분이다. 만약 2면 2칸씩 띄워서, -1이면 순서를 거꾸로 가져온다.

🚨stop은 index+1을 넣어야 한다!

list_name[start : stop : step(optional)]
list_name[:] 처음부터 끝까지
list_name[1:] index 1부터 끝까지
list_name[:5] 처음부터 index 5까지

만약 길이를 모르는 리스트를 중간부터 가져오고 싶으면, 아래와 같이 리스트/2의 값을 정수로 바꿔야 하는 점을 잊지 말자.

my_list = [s for s in input().split()]
middle=int(len(my_list)/2) # 나눈 값은 정수여야 slicing index로 들어갈 수 있다.
print(my_list[:middle])
print(my_list[middle:])
print(my_list[1:5])

2. tuple ()

tuple은 2-5개의 요소를 저장할 때 사용되며, 특정 데이터를 즉석으로(ad hoc) 표현하고 싶을 때 사용된다.

2.1 생성

일반 괄호를 사용한다는 것을 제외하고 읽어들이는 방법, slicing 등 모두 list와 동일하다.

my_tuple = (1, 2, 3)
my_tuple[0]
my_tuple[1:2]

2.2 예시

tuple은 주로 list과 함께 쓰인다. list의 요소로 tuple을 쓰는데, A,B,C,D 좌표를 표현한 것을 예로 들어볼 수 있다.

A = (4, 4)
B = (5, 2)
C = (-2, 2)
D = (-3, -4)
coords = [ (4,4),  (5,2),  (-2, 2),  (-3, -4) ]

list는 수정이 가능하고(더 많은 기능, flexible하다는 장점이 있지만) 보통 많은 양을 저장할 때 사용해 tuple보다 차지하는 메모리 용량이 크다.

때문에 수정이 필요 없고 간단한 데이터를 표현할 때는 tuple을 사용하는 것이 효과적이다.

3. set

set은 list의 친척이고, 만드는 방법에서 알 수 있듯 list를 set으로 변환하고 싶을 때 사용한다. 다른 점이 존재한다.

• 순서대로 저장되지 않는다. 때문에 for문을 돌리면 무작위로 나온다.
• idex가 없다.
• 중복된 값을 저장할 수 없다. 만일 시도하면 새로운 요소가 이전 요소를 replace 한다.

3.1 생성

2 가지 방법이 있다.

• 중괄호를 사용
• set() 함수로 감싸주기: list를 parameter로 전달한다.

set1 = {1, 2, 3}
set2 = set([1, 2, 3])

#만약 다시 list로 만들어주고 싶다면?
list_again = list(set2)

3.2 변경

- add()

set은 순서가 없기 때문에 append가 아니라 add를 쓴다.

my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)
print(my_set)
> {1, 2, 3, 4}

- remove()

my_set = {1, 2, 3}
my_set.remove(3)
print(my_set)
> {1, 2}

- lookup

set에 어떤 값이 포함되어 있는지를 알아보는 것을 뜻한다. look up 하기 위해서는 in 키워드가 사용된다.

my_set = {1, 2, 3}

if 1 in my_set:
    print("1 is in the set")
> 1 is in the set

if 4 not in my_set:
    print("4 is not in the set")
> 4 is not in the set

- 교집합, 합집합

• 교집합: & 키워드 또는 intersection 함수 사용
• 합집합: | 키워드 또는 union 함수 사용

set1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6}
set2 = {4, 5, 6, 7, 8, 9}

print(set1 & set2) # result: {4, 5, 6}

print(set1.intersection(set2)) # result: {4, 5, 6}

print(set1 | set2) # result: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

print(set1.union(set2))  result: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

4. dictionary

dictionary는 key와 value로 짝을 지어 데이터를 저장한다. 리스트는 index로 부르지만, dictionary는 key로 부르게 된다.

4.1 생성

my_dic = { "key1" : "value1", "key2" : "value2"}
my_dic["key1"] # result: value1 

🌈key와 관련된 규칙

• data type은 string과 number를 사용할 수 있다.
• key값은 중복될 수 없다. 만약 중복될 경우 새로운 key값이 기존 값을 replace하게 된다.

4.2 확인 및 변경

- 확인

딕셔너리의 키를 확인하고 싶을 때 적용하는 함수. key 값만 리스트로 나오게 된다. key가 아닌 keys이고, property가 아닌 method인 점을 기억하자!

my_dict = 
{1: 'one', 2: 'two', 3: 'three', 4: 'four', 'hi': 'greeting'}

my_dict.keys() 
# result: dict_keys([1, 2, 3, 4, 'hi'])

- 추가

리스트와 비슷하지만 index가 key로 대체된 개념으로 보면 된다. 추가하면 뒤에 순서대로 붙는다 (list의 append처럼)

dictionary_name[new_key] = new_value

- 수정

key에 value를 다시 할당하는 개념으로 접근한다.

my_dict[want_to_change_key] = value 

my_dict = { 1: "one", 2: "two", 3: "four" }
my_dict[3] = "three"
print(my_dict)
> {1:"one", 2: 'two', 3: "three"}

- 삭제

my_dict = { 1: "one", 2: "two", 3: "three" }
del my_dict["one"]
print(my_dict)
> {2: 'two', 3: 'three'}

4.3 complex dictionary

딕셔너리에 내용이 엄청 많다면 어떻게 해야 할까?

- dict의 요소를 list로

딕셔너리를 list의 한 요소로 넣는 방법. 딕셔너리를 그루핑하는 방법 중 하나이며, for 구문을 사용해 읽어들일 수 있다. 하지만 모든 요소를 다 읽어서 원하는 값을 찾아야하기 때문에 돌리는 데 시간이 오래 걸린다.

my_cat = [
   { 
   "name" : "captain",
   "age" : 13,
   "gender" : "male"
   },
   
   {
   "name" : "marble",
   "age" : 10,
   "gender" : "female"
   }
]

for cat in my_cat:
   if cat["name"] == "captain":
      print(cat["age"]) 
        
# result: 13
     

nested dict

dict 안에 중첩으로 dict를 넣어 index만으로 원하는 값을 찾을 수 있다.

my_cat = 
   {
   "captain" : { 
      "age" : 13,
      "gender" : "male"
   },
   
   {
   "marble" : {
      "age" : 10,
      "gender" : "female"
   }
}
print(my_cat["captain"]["age"]) # result :  13 

자료 구조는 이정도로... 빠이 🖐🏻