배열(Array)

우수민·2021년 10월 19일

Java

<자바의 정석> 정리

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1. 배열(array)

1.1 배열(array)이란?

배열(Array) : 같은 타입의 여러 변수를 하나의 묶음으로 다루는 것
- 중요한 점은 같은 타입이라는 점이다. -> 파이썬은 여러 변수가 가능

// 배열 사용하지 않을 경우
int score1, score2, score3, score4, score5; 

// 배열 사용 경우
int[] score = new int[5]; // 5개의 int를 저장할 수 있는 배열을 생성

변수 score은 배열을 다루는데 필요한 참조변수일 뿐 값을 저장하기 위한 공간은 아니다.

변수와 달리 배열은 각 저장공간이 연속적으로 배치되어 있다는 특징이 있다.

1.2 배열의 선언과 생성

배열의 생성은 원하는 타입의 변수를 연선하고 변수 또는 타입에 배열임을 의미하는 대괄호[]를 붙이면 된다.

타입[] 변수이름;
타입 변수이름[];

배열의 선언과 생성을 동시에 하면 간략히 한줄로 표현이 가능하고 대부분 이렇게 활용한다.

타입[] 변수이름 = new 타입[길이];
int[] score   = new int[5];

배열 생성 단계
1. int[] score ;
  - 참조 변수 score 선언 -> 저장 공간 마련 X
2. score = new int[5];
  - 연산자 new에 의하여 빈공간 5개에 데이터를 저장하는 공간이 마련
  - 각 공간은 0으로 초기화
  - 끝으로 대입 연산자'='에 의해 배열의 주소가 int형 배열 참조 변수 score에 저장

1.3 배열의 길이와 인덱스

생성된 배열의 각 저장 공간을 '배열의 요소(element)'라고 하며, '배열이름[인덱스]'의 형식으로 배열의 요소에 접근한다.
유효하지 않은 값을 index로 사용하면, 무사히 컴파일을 마쳤더라고 실행 시에 에러(ArrayIndexOutOfBoundsException)가 발생한다.
배열의 길이는 당연하게 양의 정수이어야 하며 최대값은 in타입의 최대값, 약 20억이다. 즉, 제약이 없다.

타입[] 배열 이름 = new 타입[길이];
int[] arr = new int[5];

프로그래밍을 하다 보면 길이가 0인 배열이 필요한 상황이 있고 나름 유용하다.
자바에서는 JVM이 모든 배열의 길이를 별도로 관리하며, '배열이름.length'를 통해 배열의 길이의 정보를 얻을 수 있다.

int[] arr = new int[5];
int tmp = arr.lengh;

배열은 한번 생성하면 길이를 변경할 수 없기 때문에, 이미 생성된 배열의 길이는 변하지 않는다. -> 파이썬 리스트는 가능
- 즉, 배열이름.length는 상수이며, 값을 읽을 수만 있으며 값을 변경할 수 없다.
배열에 저장할 공간이 부족한 경우에는 아래의 방법을 활용할 수 있다.
1. 더 큰 배열을 새로 생성한다.
2. 기존 배열의 내용을 새로운 배열에 복사한다.
다만, 위의 작업은 비용이 많이 들기 때문에, 처음부터 배열의 길이를 넉넉하게 잡아주는 것이 좋다.

1.4 배열의 초기화

배열은 생성과 동시에 자동적으로 자신의 타입에 해당하는 기본값으로 초기화되므로 배열을 사용하기 전에 따로 초기화를 해주지 않아도 되지만, 원하는 값을 저장하려면 각 요소의 값을 정해줘야 한다.

int[] score = new int[]{50,60,70,80,90}; // 배열의 생성과 초기화를 동시에 
int[] score = {50,60,70,80,90}; // new int[]를 생략할 수 있음

// 더 간단히 하는 방법
int[] score;
score = new int[]{50,60,70,80,90} // OK
score = {50,60,70,80,90} // 에러. new int[]를 생략할 수 없음

매서드에서 호출하는 경우에도 'new 타입[]'을 생략할 수 없다.

int add(int[] arr) {/* 내용 생략 */} // add메서드
int result = add(new int[]{100,40,50,60}) // ok
int result = add({100,40,50,60}) // 에러. new int[] 생략 불가능

중괄호{} 안에 아무것도 넣지 않는다면 길이가 0인 배열이 생성된다.
배열의 출력은 for문을 활용 할 수 있으며, 'Arrays.toString(배열이름)'메서드를 사용한다.

int[] iArr = {1,2,3,4,5};
System.out.println(Arrays.toString(iArr));

1.4 배열의 복사

크기가 5인 배열이 복사되는 원리
1. 배열 arr의 길이인 arr.length의 값이 5이므로 길이가 10인 int배열 tmp가 생성되고, 배열 tmp의 각 요소는 int의 기본값인 0으로 초기화된다.
2. for문을 활용해 배열 arr의 모든 요소를 tmp에 복사한다.
3. 참조 변수 arr에 참조변수 tmp값을 저장한다.

배열은 참조변수를 통해서만 접근할 수 있기 때문에, 자신을 가리키는 참조변수가 없는 배열은 사용할 수 없다. 이렇게 쓸모없게 된 배열은 JVM의 가비지 컬렉터에 의해서 자동적으로 메모리에서 제거된다.

System.arraycopy()를 이용한 배열의 복사

for문보다 간단하고 빠르게 배열을 복사할 수 있다. -> 더 효율적
for문의 경우 하나씩 접근하지만, arraycopy()는 지정된 범위의 값들을 한 번에 통째로 복사한다.

for(int i=0; i<num.length;i++){newNum[i] = num[i]}; // for문 활용
System.arraycopy(num, 0, newNum, 0, num.length); // arraycopy() 활용

System.arraycopy(num, 0, newNum, 0, num.length);
- num[0]에서 newNum[0]으로 num.length개의 데이터 복사

1.5 배열의 활용

총합과 평균
최대값과 최소값
섞기(shuffle)
임의의 값으로 배열 채우기

for(i=0;i<arr.length;i++){
	arr[i] = (int)(Math.random()*5) // 	
}

빈도수 구하기

class ArrayEx11 {
	public static void main(String[] args) {
		int[] numArr  = new int[10];
		int[] counter = new int[10];

		for (int i=0; i < numArr.length ; i++ ) {
			numArr[i] = (int)(Math.random() * 10); // 0~9의 임의의 수를 배열에 저장
			System.out.print(numArr[i]);
		}
		System.out.println(); // 9558044998

		for (int i=0; i < numArr.length ; i++ ) {
			counter[numArr[i]]++; // 이러한 식으로 배열에 값을 1씩 더해줌
		}

		for (int i=0; i < numArr.length ; i++ ) {
			System.out.println( i +"의 개수 :"+ counter[i]);
		}
	} 
}

2. String 배열

2.1 String배열의 선언과 생성

배열의 타입이 String인 경우에도 int배열의 선언과 생성방법은 다르지 않다.

String[] name = new String[3]; // 3개의 문자를 담을 수 있는 배열 생성

위의 문장을 수행하면 3개의 String타입의 참조변수를 저장하기 위한 공간이 마련되고 기본값은 Null이므로 각 요소의 값은 Null로 초기화가 된다.

자료형	기본값
`boolean`	`static`
`char`	`\u0000`
`byte, short, int`	`0`
`long`	`0L`
`float`	`0.0f`
`double`	`0.0d 또는 0,0`
`참조형 변수`	`null`

2.2 String배열의 초기화

초기화 역시 int 배열과 동일한 방법으로 한다.
특별히 String클래스만 "Kim"과 같이 큰따옴표로만으로 간략히 표현하는 것이 허용되지만, 원래 String은 클래스 이므로 new연산자를 통해 객체를 생성해야한다.

// 기존 방식
String[] name = new String[3];
name[0] = new String("Kim");
name[1] = new String("Park");
name[2] = new String("Yi");

// String 허용 방식
String[] name = new String[3];
name[0] = "Kim";
name[1] = "Park";
name[2] = "Yi";

위의 이미지와 같이 배열에 실제 객체가 아닌 객체의 주소가 저장이 되어있다. 이처럼, 기본형 배열이 아닌 경우, 즉, 참조형 배열의 경우 배열에 저장되는 것은 객체의 주소이다.
참조형을 객체 배열이라고도 한다.

2.3 char배열과 String클래스

사실 문자열이라는 용어는 '문자를 연이어 늘어놓은 것'을 의미하므로 문자배열인 char배열과 같은 뜻이다.
그런데 자바에서는 char배열이 아닌 String클래스를 이용하서 문자열을 처리하는 이유는 String클래스가 char배열에 여러 가지 기능을 추가하여 확장한 것이기 때문이다. 그래서 더 편하다.

String클래스는 char배열에 기능(메소드)을 추가한 것이다.
객체지향언어인 자바에서는 char배열과 그에 관련된 기능(=함수, 메소드)들을 함께 묶어서 클래스에 정의한다.
char배열과 String클래스의 한 가지 중요한 차이는, String객체(문자열)는 읽을수만 있을 뿐 내용을 변경할 수 없다.

매서드	설명
char charaAt(int index)	해당 위치에 있는 문자 반환
int length()	문자 길이 반환
String substring(int from, int to)	문자열에서 해당 범위 문자열 반환(마지막은 포함X)
boolean equals(Object obg)	문자열의 내용이 obj와 같은지 확인
char[]toCharArray()	문자열을 문자배열(char[])로 변환하여 반환

3. 다차원 배열

3.1 2차원 배열의 선언과 인덱스

선언 방법	선언 예
타입[ ][ ] 변수이름;	int[ ][ ] score;
타입 변수이름[ ][ ];	int score[ ][ ];
타입[ ] 변수이름[ ];	int[ ] score[ ];

2차원 배열은 주로 테이블 형태의 데이터를 담는데 사용되며, 만일 4행 3열의 데이터를 담기 위한 배열은 아래와 같다.

int[][] score = new int[4][3]

3.2 2차원 배열의 초기화

2차원 배열도 괄호{}를 써서 생성과 초기화를 동시에 할 수 있다.

int[][] arr = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] arr = {{1,2,3},{4,5,6}}; // new int[][]생략

class ArrayEx18 {
	public static void main(String[] args) {
		 int[][] score = {
							{ 100, 100, 100}
							, { 20, 20, 20}
							, { 30, 30, 30}
							, { 40, 40, 40}
						};
		int sum = 0;

		for(int i=0;i < score.length;i++) {
			for(int j=0;j < score[i].length;j++) {
				System.out.printf("score[%d][%d]=%d%n", i, j, score[i][j]);
			}
		}
		// socre 모든 합 구하기
		for (int[] tmp : score) { 
			 for (int i : tmp) { 
				sum += i;
			 } 
		} 

		System.out.println("sum="+sum);
	}
}

3.3 가변 배열

자바에서는 2차원 이상의 배열을 '배열의 배열'의 형태로 처리한다는 사실을 이용하면 보다 자유로운 형태의 배열을 구성할 수 있다.
2차원 이상의 다차원 배열을 생설할 때 전체 배열 차수 중 마지막 차수의 길이를 지저하지 않고, 추후에 각기 다른 길이의 배열을 생성함으로써 고정된 형태가 아닌 보다 유동적인 가변 배열을 구성할 수 있다.

int[][] score = new int[5][3]; // 5행 3열의 2차원 배열 생성
// 아래로 표현 가능
int[][] score = new int[5][];
score[0] = new int[3]; 
score[1] = new int[3];
score[2] = new int[3];
score[3] = new int[3];
score[4] = new int[3];

MultiArrEx1???

// 0행에 행번호를, 0열에 열번호를 저장한다. 
for(int i=1;i<SIZE;i++)
	board[0][i] = board[i][0] = (char)(i+'0');

참고 : 자바의 정석 3판

우수민

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배열(Array)

<자바의 정석> 정리

1. 배열(array)

1.1 배열(array)이란?

1.2 배열의 선언과 생성

1.3 배열의 길이와 인덱스

1.4 배열의 초기화

1.4 배열의 복사

System.arraycopy()를 이용한 배열의 복사

1.5 배열의 활용

2. String 배열

2.1 String배열의 선언과 생성

2.2 String배열의 초기화

2.3 char배열과 String클래스

3. 다차원 배열

3.1 2차원 배열의 선언과 인덱스

3.2 2차원 배열의 초기화

3.3 가변 배열

객체지향 프로그래밍1

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