✔ 목표

자바의 Class에 대해 학습하세요.

✔ 학습할 것 (필수)

• 클래스 정의하는 방법
• 객체 만드는 방법 (new 키워드 이해하기)
• 메소드 정의하는 방법
• 생성자 정의하는 방법
• this 키워드 이해하기

💡 클래스 정의하는 방법

객체지향 프로그래밍(OOP)은 현실 세계의 사물을 객체로 보고, 객체의 속성과 기능을 기반으로 프로그래밍하는 기법이다.

클래스는 객체지향 프로그래밍에서 객체를 정의해주는 틀이라고 생각하면 된다. 즉, 객체의 속성과 기능을 하나로 묶어놓은 틀이다.

자바에서 클래스는 필드, 생성자, 메소드로 구성된다.

• 필드(멤버 변수) : 객체지향에서 속성에 해당하며 멤버 변수라고도 한다.
• 생성자 : 변수에 초기값을 대입하여 사용하듯 클래스에도 동일한 형식으로 생성해 초기화를 해주는 역할을 한다.
• 메소드 : 객체지향에서 기능(행위)에 해당하며, 클래스를 사용하여 메소드내에 정의된 행위를 실행하는 역할을 한다.

//접근지정자 class(키워드) 클래스이름 { }
public class Person {
	//필드, 멤버변수
	private String name;
	private String age;
	
	//default 생성자, 생략이 가능하지만 파라미터를 가진 생성자가 있을시 반드시 명시해야한다.
	public Person(){
		
	} 
	//파라미터를 가진 생성자, 파라미터를 가지고 변수를 초기화한다.
	public Person(String name, String age){
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	
	//메소드, 이름을 가져오는 행위를 한다.
	public String getName(){
		//메소드 내부 기능
		return name;
	}
}

자바에서는 클래스를 정의하기 class 키워드를 사용하며, 외부 클래스가 해당 클래스에 접근하는 범위를 접근 지정자를 통해 제한할 수 있다.

접근 지정자는 public, protected, default, private 네 가지가 있다.

접근지정자	클래스 내부	동일 패키지	하위 클래스	그 외 영역
public	O	O	O	O
protected	O	O	O	X
default(기본, 생략가능)	O	O	X	X
private	O	X	X	X

클래스를 정의할 때 지켜야하는 명명규칙이 존재한다.

1. 첫 문자가 문자나 '_', '$'의 특수문자로 시작되어야 하며 숫자로 시작할 수 없다.
2. 자바의 키워드는 사용할 수 없다.
3. 자바의 식별자는 대소문자를 구분한다.
4. 식별자 길이는 제한이 없고 공백은 포함할 수 없다.

//가능한 클래스 명
class Person {}
class _Person {}

//불가능한 클래스 명
class @Person {}
class 1Person {}
class new {}
class One Person {}

💡 객체 만드는 방법 (new 키워드 이해하기)

클래스를 정의했다면 클래스로부터 객체를 만들어 사용해야한다. 이러한 과정을 클래스의 인스턴스화라 정의한다.

객체는 new 키워드를 이용해 생성이 가능하다. new 키워드를 이용하면 메모리 힙 영역에 데이터를 저장할 영역을 할당 받은 후 해당 영역의 주소를 객체에게 반환하여 객체를 사용할수 있도록 만들어준다.

객체를 생성하기 위해 사용하는 것이 클래스의 구조 중 하나였던 생성자이다.

//클래스이름 변수명 = new(키워드) 클래스이름(생성자 호출)

Person person = new Person();  // 기본 생성자
Person person1 = new Person("로베르토 레반도프스키",32); 
person1.getName();  //로베르토 레반도프스키

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();

💡 메소드 정의하는 방법

클래스 내부의 메소드는 접근지정자, 리턴타입, 메소드명, 파라미터(선택)로 구성된 정의부와 메소드의 기능을 호출하는 호출부로 구성된다.

//접근지정자 리턴타입 메소드명(파라미터)
public String getName() {... 호출부 ...}
public void setName(String name) {..}

메소드를 정의할 때 중요한 기법이 있는데 바로 메소드 오버로딩과 메소드 오버라이딩이다.

자바의 객체지향의 특징인 다형성을 이용한 방법으로 코드의 변경과 확장을 용이하게 해주는 자바의 대표적인 특징이다.

📌 메소드 오버로딩(Method Overloading)

메소드 오버로딩은 파라미터의 갯수나 타입이 다르다면 동일한 이름의 메소드명을 사용해 메소드를 정의할 수 있는 기법이다.

매개변수는 동일하고 리턴타입이 다른 경우에는 메소드 오버로딩이 성립하지 않는다.

예를 들면, System.out.println()이 대표적인 메소드 오버로딩 기법 중 하나이다.

//메소드 오버로딩
public String getName() {...}
public String getName(int age) {...}

//대표적인 메소드 오버로딩
System.out.println("바이에른 뮌헨");
System.out.println("1900);

메소드 오버로딩의 장점은 하나의 이름으로 다양한 기능을 사용할 수 있으므로 동일한 기능에 대해 다른 이름을 정의하는 것이므로 사용하는데 편의성을 더해준다.

📌 메소드 오버라이딩(Method Overriding)

메소드 오버라이딩은 상위 클래스가 정의한 메소드를 하위 클래스가 가져와 변경하거나 확장하는 기법, 즉 하위 클래스에서 메소드를 재정의하는 기법이다.

class Person {
	public void info() {
		System.out.println("사람입니다");
	}
}

class Adult extends Person {
	@Override
	public void info() {
		System.out.println("어른입니다.");
	}
}

class Child extends Person {
	@Override
	public void info() {
		System.out.println("어린이입니다.");
	}
}

Person person = new Person();
Adult adult = new Adult();
Child child = new Child();

person.info();     //사람입니다.
adult.info();      //어른입니다.
child.info();      //어린이입니다.

메소드 오버라이딩은 상위 클래스의 메소드를 하위 클래스에서 메소드를 재정의하기 때문에 확장과 변경에 용이하다는 장점이 있다.

💡 생성자 정의하는 방법

변수를 선언하고 초기화하는 것과 마찬가지로 클래스를 생성하고 객체를 호출할 때 객체를 초기화 하기 위해 사용되는 것이 생성자이다.

생성자는 기본 생성자, 묵시적 생성자, 명시적 생성자로 구분된다.

1. 기본 생성자 : 클래스 내부에 선언된 생성자가 없는 경우 객체 생성 시에 컴파일러가 자동으로 추가해주는 생성자이다.
2. 묵시적 생성자 : 파라미터 값을 가지지 않는 생성자이다.
3. 명시적 생성자 : 파라미터 값을 가지는 생성자이다.

class Person() {...} -> 기본 생성자 호출 
class Person() {
	//묵시적 생성자
	public Person() {
		System.out.println("생성되었습니다.");
	}
	
	//명시적 생성자 
	public Person(String name, int age){
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
} 

생성자는 몇가지 특징을 가지고 있다.

• 생성자는 리턴 타입을 가지지 않는다.
• 생성자는 클래스 이름과 동일하다.
• 모든 클래스는 생성자가 반드시 존재하고, 한개 이상의 생성자를 가진다.
• 클래스 내부에 생성자를 선언하지 않으면 컴파일러가 기본 생성자를 선언해 사용한다.
• 명시적 생성자만 선언되있는 경우 파라미터가 없는 생성자를 사용하고 싶다면 묵시적 생성자를 선언해주어야한다. (생성자가 클래스 내부에 선언되어 있기 때문에 기본 생성자가 생성되지 않는다.)

💡 this키워드 이해하기

this 키워드는 클래스가 인스턴스화 되었을때 자기 자신의 메모리 주소를 가지고 있다.

즉, 자기자신을 나타내는 키워드라 생각하면 된다. 또한, 클래스 내부의 필드 이름과 메소드를 통해 넘어온 파라미터의 변수명이 동일한 경우 this키워드를 이용해 클래스 내부의 필드이름과 파라미터를 구분해준다.

class Person {
	private String name;
	public Person(String name) {
		this.name = name;   // 클래스 필드 name = 파라미터 name
	}
}

this()는 클래스 내부에서 생성자를 호출한다.

this()의 경우 호출하는 곳의 첫 번째 문장에서 호출되어야 한다. 생성자가 파라미터가 있는 경우 this()안에 생성자 파라미터 타입에 맞게 직접 입력하여 사용할 수 있다.

class Person {
	private String name;
	public Person(String name) {
		this.name = name;   // 클래스 필드 name = 파라미터 name
	}
	
	public Person(String name)
		this(name+"입니다");
	}
}

✔ 과제 (Optional)

• int 값을 가지고 있는 이진 트리를 나타내는 Node 라는 클래스를 정의하세요.
• int value, Node left, right를 가지고 있어야 합니다.
• BinrayTree라는 클래스를 정의하고 주어진 노드를 기준으로 출력하는 bfs(Node node)와 dfs(Node node) 메소드를 구현하세요.
• DFS는 왼쪽, 루트, 오른쪽 순으로 순회하세요.

이진트리는 각각의 노드의 자식 노드의 개수가 2개 이하인 트리를 말한다. 이진트리의 종류로는 완전이진트리(Complete Binary Tree), 포화이진트리(Perfect Binary Tree) ,정 이진트리(Full Binary Tree)가 있다.

• 완전 이진 트리 : 노드가 루트, 왼쪽, 오른쪽 순으로 차례때로 채워지는 트리를 말하고 반드시 왼쪽부터 채워져 있어야한다.
• 포화 이진 트리 : 리프 노드의 레벨이 모두 동일하고 트리가 가득 채워져 있는 트리를 말한다. 즉, 노드의 갯수가 $2^N-1$개를 가진다.
• 정 이진 트리 : 노드가 두 개의 자식노드를 갖는다. 홀수 개의 자식 노드를 가질 수 없다.

출처 : https://sean-ma.tistory.com/24

Node.java

public class Node {
    private Node left;
    private Node right;
    private int value;

    public Node(Node left, Node right, int value) {
        this.left = left;
        this.right = right;
        this.value = value;
    }

    public void setValue(int value) {
        this.value = value;
    }

    public void setLeft(Node left) {
        this.left = left;
    }

    public void setRight(Node right) {
        this.right = right;
    }

    public int getValue() {
        return value;
    }

    public Node getLeft() {
        return left;
    }

    public Node getRight() {
        return right;
    }
}

BinaryTree.java

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class BinaryTree {
    private Node root;

    public BinaryTree(Node root) {
        this.root = root;
    }

    public Node getRoot() {
        return root;
    }

    //Level-order 방식 순회와 동일
    public void BFS(Node root) {
        Queue<Node> que = new LinkedList<>();
        que.offer(root);
        while(!que.isEmpty()) {
            Node node = que.poll();
            System.out.print(node.getValue()+" ");
            if(node.getLeft() != null)
                que.offer(node.getLeft());
            if(node.getRight() != null)
                que.offer(node.getRight());
        }
        System.out.println();
    }

    //왼쪽, 루트, 오른쪽 순으로 순회 (Inorder 방식 순회)
    public void DFS(Node root) {
        if(root == null)
            return;
        DFS(root.getLeft());
        System.out.print(root.getValue()+" ");
        DFS(root.getRight());
    }
}

BinaryTreeTest.java

import org.junit.jupiter.api.Assertions;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
import org.junit.jupiter.api.Test;

class BinaryTreeTest {
    private static Node root;
    private static BinaryTree binaryTree;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        Node node10 = new Node(null,null,10);
        Node node9 = new Node(null,null,9);
        Node node8 = new Node(node10,null,8);
        Node node7 = new Node(null,node9,7);
        Node node6 = new Node(node8,null,6);
        Node node5 = new Node(null,null,5);
        Node node4= new Node(node7,null,4);
        Node node3 = new Node(node5,node6,3);
        Node node2 = new Node(node4,null,2);
        Node node1 = new Node(node2,node3,1);

        binaryTree = new BinaryTree(node1);
        root = binaryTree.getRoot();
    }

    @Test
    @DisplayName("root 값 가져오기")
    void getRoot() {
        Assertions.assertEquals(1,binaryTree.getRoot().getValue());
    }

    @Test
    @DisplayName("BFS 테스트, 레벨오더")
    void BFS() {
        System.out.println(1+" "+2+" "+3+" "+4+" "+5+" "+6+" "+7+" "+8+" "+9+" "+10);
        binaryTree.BFS(root);
    }

    @Test
    @DisplayName("DFS 테스트, Inorder")
    void DFS() {
        System.out.println(7+" "+9+" "+4+" "+2+" "+1+" "+5+" "+3+" "+10+" "+8+" "+6);
        binaryTree.DFS(root);
    }

}

📄 Reference

메소드 오버라이딩/오버로딩 : https://yhmane.tistory.com/119

생성자 : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=yun4794&logNo=221110665473&proxyReferer=https:%2F%2Fwww.google.com%2F

클래스와 객체 : https://cremazer.github.io/java-Class-and-Object/

new 키워드 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=heartflow89&logNo=220955262405&parentCategoryNo=&categoryNo=&viewDate=&isShowPopularPosts=false&from=postView

this 키워드 : https://velog.io/@damiano1027/Java-this-키워드

이진 트리 : https://sean-ma.tistory.com/24