배열(Arrays)
배열의 정의
배열은 동일한 데이터 타입의 요소들을 연속적으로 저장하는 데이터 구조입니다. 배열은 고정된 크기를 가지며, 각 요소는 인덱스를 통해 접근할 수 있습니다. 배열의 인덱스는 일반적으로 0부터 시작하여, 배열의 크기보다 하나 작은 값까지의 정수로 구성됩니다. 배열은 메모리에서 연속적으로 할당되기 때문에, 요소에 대한 접근 속도가 빠르며, 데이터의 집합을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 배열은 C, C++, Java, Python 등 다양한 프로그래밍 언어에서 기본적으로 지원됩니다.
배열의 선언과 초기화
배열을 사용하기 위해서는 먼저 배열을 선언하고 초기화해야 합니다. 배열의 선언은 데이터 타입과 배열의 크기를 명시하여 이루어집니다. 예를 들어, C 언어에서 정수형 배열을 선언하려면 int arr[5];와 같이 작성합니다. 배열의 초기화는 선언과 동시에 이루어질 수 있으며, 중괄호를 사용하여 초기값을 설정합니다. 예를 들어, int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};와 같이 초기화할 수 있습니다. 초기화하지 않은 배열의 요소는 기본값으로 설정되며, 이는 언어에 따라 다를 수 있습니다.배열의 접근과 수정
배열의 각 요소는 인덱스를 사용하여 접근할 수 있습니다. 예를 들어, arr[0]은 배열의 첫 번째 요소를 참조하고, arr[1]은 두 번째 요소를 참조합니다. 배열의 요소는 읽기 및 쓰기가 가능하며, 이를 통해 배열의 값을 수정할 수 있습니다. 예를 들어, arr[2] = 10;은 배열의 세 번째 요소를 10으로 변경합니다. 배열의 크기를 초과하는 인덱스에 접근하면 정의되지 않은 동작이 발생할 수 있으므로, 항상 유효한 인덱스를 사용해야 합니다.
다차원 배열
배열은 1차원뿐만 아니라 다차원으로도 선언할 수 있습니다. 가장 일반적인 형태는 2차원 배열로, 행과 열로 구성된 데이터 구조입니다. 2차원 배열은 int matrix[3][4];와 같이 선언할 수 있으며, 이는 3개의 행과 4개의 열을 가진 정수형 배열을 의미합니다. 다차원 배열의 요소에 접근할 때는 두 개의 인덱스를 사용합니다. 예를 들어, matrix[1][2]는 두 번째 행의 세 번째 열에 해당하는 요소를 참조합니다. 다차원 배열은 주로 행렬 연산이나 이미지 처리와 같은 분야에서 유용하게 사용됩니다.
배열의 장점과 단점
배열은 여러 가지 장점을 제공합니다. 첫째, 메모리에서 연속적으로 할당되기 때문에 요소에 대한 접근 속도가 빠릅니다. 둘째, 고정된 크기를 가지므로 메모리 관리가 용이합니다. 셋째, 배열을 사용하면 데이터의 집합을 쉽게 다룰 수 있어 알고리즘 구현에 유리합니다. 그러나 배열에는 단점도 존재합니다. 배열의 크기는 고정되어 있어 런타임에 크기를 변경할 수 없으며, 이로 인해 메모리 낭비가 발생할 수 있습니다. 또한, 배열의 요소를 삽입하거나 삭제하는 작업은 비효율적일 수 있으며, 이러한 경우에는 링크드 리스트와 같은 다른 데이터 구조를 고려해야 합니다.