StringBuilder와 문자열 조작

📜 코딩 테스트를 위한 문자열 완벽 공략

코딩 테스트에서 문자열을 효율적으로 다루는 방법은 시간 초과를 피하는 핵심 전략입니다. String, StringBuilder, 그리고 문자열과 배열의 관계를 제대로 이해하면 성능을 크게 향상할 수 있습니다.

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1. String과 StringBuilder의 차이점

String: 불변(Immutable) 객체 🧊

String은 한 번 생성되면 그 내용을 변경할 수 없습니다. 문자열을 수정하거나 이어붙일 때마다 새로운 String 객체가 생성됩니다. 이 때문에 반복문에서 + 연산을 사용하면 수많은 객체가 만들어져 메모리 낭비와 함께 성능이 급격히 저하됩니다. 이는 코딩 테스트에서 **시간 초과(Time Limit Exceeded)**의 주요 원인이 됩니다.

StringBuilder: 가변(Mutable) 객체 ✨

StringBuilder는 기존 객체의 메모리 공간을 재활용하며 문자열을 추가, 수정, 삭제할 수 있습니다. 문자열을 자주 조작하는 코딩 테스트 환경에 매우 적합하며, 반복적인 문자열 작업에 필수적입니다.

✅ 비효율적인 String vs 효율적인 StringBuilder

// 비효율적인 String 사용
String str = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    str += "a"; // 매 반복마다 새로운 String 객체 생성
}

// 효율적인 StringBuilder 사용
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append("a"); // 기존 객체에 계속 추가
}

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2. StringBuilder 주요 메서드

StringBuilder 객체를 다룰 때 자주 사용하는 메서드들입니다.

메서드	설명	예시
append()	다양한 타입의 데이터를 문자열로 변환하지 않고 바로 추가합니다.	sb.append(123); sb.append("World");
length()	StringBuilder에 담긴 문자열의 길이를 반환합니다.	if (sb.length() == 0) { ... }
charAt()	특정 인덱스의 문자를 반환합니다.	if (sb.charAt(0) == '0') { ... }
toString()	StringBuilder 객체를 String 타입으로 변환합니다. 최종 결과를 반환할 때 사용합니다.	String result = sb.toString();

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3. String.repeat() (Java 11 이상)

vs StringBuilder.append()

자바 11 이상에서 제공되는 메서드로, 특정 문자열을 지정된 횟수만큼 반복할 수 있어 코드를 간결하게 만들어줍니다.
repeat()는 내부적으로 StringBuilder를 사용해요. 예를 들어, str.repeat(5)를 호출하면 자바는 내부적으로 StringBuilder를 생성하고, append()를 5번 호출한 뒤, 최종적으로 toString()을 호출해 새로운 문자열을 만듭니다.

// 예시: 5번 반복하여 "abcabcabcabcabc" 생성
String repeatedString = "abc".repeat(5);

repeat()는 내부적으로 StringBuilder를 사용해 문자열을 이어붙이는 것과 비슷하게 동작하므로, 성능 면에서도 효율적입니다.

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4. 문자열과 배열의 효율적인 활용

charAt() vs toCharArray(): 성능과 메모리의 차이

문자열의 각 문자에 접근하는 두 가지 방법에는 성능과 메모리 사용량에 큰 차이가 있습니다. 코딩 테스트에서 O(N)과 O(1)의 차이는 결과에 큰 영향을 미칩니다.

특징	charAt(j)🥇	toCharArray()
작동 방식	문자열에서 j 인덱스의 문자를 직접 반환합니다.	문자열의 모든 문자를 새로운 char 배열로 복사합니다.
메모리 사용	추가 메모리 할당이 거의 없어 O(1)	문자열 길이만큼의 메모리를 추가로 사용해 O(N)
성능	필요한 문자 하나만 접근하므로 매우 빠릅니다.	배열 전체를 생성해야 하므로 상대적으로 느립니다.

✅ toCharArray() 사용 시 주의점
반복문 안에서 toCharArray()를 사용하면 매번 새로운 배열이 생성되어 메모리 낭비를 초래합니다.

// 비효율적인 toCharArray() 사용
for (int i = 0; i < wallpaper.length; i++) {
    char[] wallpaperJ = wallpaper[i].toCharArray(); // ⚠️ 매 반복마다 배열 생성
    for (int j = 0; j < wallpaper[i].length(); j++) {
        if (wallpaperJ[j] == '#') {
            // ...
        }
    }
}

charAt()를 사용하면 새로운 배열을 만들 필요 없이 원래 문자열에서 바로 문자에 접근하므로 메모리 효율성과 시간 효율성 모두 높아집니다.

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5. 기타 유용한 문자열 기술

문자 → 정수 변환

문자 '0'~'9'를 실제 정수 0~9로 변환하는 기술입니다. 배열의 인덱스로 활용할 때 매우 유용합니다.

// 예시: 문자 '5'를 정수 5로 변환하여 배열의 5번 인덱스를 증가
int[] count = new int[10];
char num = '5';
count[num - '0']++;