선형 자료 구조

요소가 일렬로 나열되어 있는 자료 구조를 말한다.

 

연결 리스트

데이터를 감싼 노드를 포인터로 연결해서 공간적인 효율성을 극대화시킨 자료구조이다.

삽입과 삭제가 O(1)이 걸리며 탐색에는 O(n)이 걸린다.

prev 포인터와 next 포인터로 앞과 뒤의 노드를 연결시킨 것으로 연결 리스트에는 싱글 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 이중 연결 리스트가 있다. 맨 앞에 있는 노드는 헤드(head)라고 한다.

• 싱글 연결 리스트 : next 포인터만 가진다.
• 이중 연결 리스트 : next 포인터와 prev 포인터를 가진다.
• 원형 이중 연결 리스트 : 이중 연결 리스트와 같지만 마지막 노드의 next 포인터가 헤드 노드를 가리킨다.

앞에서부터 요소를 넣는 push_front(), 뒤에서부터 요소를 넣는 push_back(), 중간에 요소를 넣는 insert() 등의 함수가 있다.

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
  list<int> a;
  for (int i = 0; i < 10; i++) a.push_back(i);
  for (int i = 0; i < 10; i++) a.push_front(i);
  auto it = a.begin(); it ++;
  a.insert(it, 1000);
  for (auto it : a) cout << it << " ";
  cout << '\n';
  a.pop_front();
  a.pop_back();
  for (auto it : a) cout << it << " ";
  cout << '\n';
  return 0;
}

/* 출력
9 1000 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1000 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8
*/

 

배열

같은 타입의 변수들로 이루어져 있고, 크기가 정해져 있으며, 인접한 메모리 위치에 있는 데이터를 모아놓은 집합이다. 또한 중복을 허용하고 순서가 있다. 탐색에 O(1)이 되어 랜덤 접근이 가능하고 삽입과 삭제에는 O(n)이 걸린다. 따라서 데이터 추가와 삭제를 많이 하는 것은 연결 리스트, 탐색을 많이 하는 것은 배열로 하는 것이 좋다.

배열은 인덱스에 해당하는 원소를 빠르게 접근해야 하거나 간단하게 데이터를 쌓고 싶을 때 사용한다.

 

랜덤 접근과 순차적 접근

직접 접근이라고 하는 랜덤 접근은 동일한 시간에 배열과 같은 순차적인 데이터가 있을 때 임의의 인덱스에 해당하는 데이터에 접근할 수 있는 기능이다. 이는 데이터를 저장된 순서대로 검색해야 하는 순차적 접근과는 반대이다.

 

배열과 연결 리스트 비교

배열은 상자를 순서대로 나열한 데이터 구조이며 몇 번째 상자인지만 알면 해당 상자의 요소를 끄집어낼 수 있다.

연결 리스트는 상자를 선으로 연결한 형태의 데이터 구조이며 상자 안의 요소를 알기 위해서는 하나씩 상자 내부를 확인해봐야 한다.

배열은 연결 리스트보다 탐색이 빠르지만 데이터 추가 및 삭제는 더 느리다.

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int a[10];
int main() {
  for (int i = 0; i < 10; i++) a[i] = i;
  for (auto it : a) cout << it << " ";
  cout << '\n';
  return 0;
}

/* 출력
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
*/

 

벡터

동적으로 요소를 할당할 수 있는 동적 배열이다. 컴파일 시점에 개수를 모른다면 벡터를 써야 한다. 또한 중복을 허용하고 순서가 있고 랜덤 접근이 가능하다. 탐색과 맨 뒤의 요소를 삭제하거나 삽입하는데 O(1)이 걸리며, 맨 뒤나 맨 앞이 아닌 요소를 삭제하고 삽입하는 데 O(n)이 걸린다. 

 

스택

가장 마지막으로 들어간 데이터가 가장 첫 번째로 나오는 성질(LIFO, Last In First Out)을 가진 자료 구조이다.

재귀 함수, 알고리즘에 사용되며 웹 브라우저 방문 기록 등에 쓰인다. 삽입 및 삭제에 O(1), 탐색에 O(n)이 걸린다.

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
stack<int> stk;
int main() {
  ios_base::sync_with_stdio(false);
  cin.tie(NULL);
  for (int i = 0; i < 10; i++) stk.push(i);
  while (stk.size()) {
    cout << stk.pop() << " ";
    stk.pop();
  }
}

/* 출력
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
*/

 

큐

먼저 집어넣은 데이터가 먼저 나오는 성질(FIFO, First In First Out)을 지닌 자료구조이다.

삽입 및 삭제에 O(1), 탐색에 O(n)이 걸린다.

CPU 작업을 기다리는 프로세스, 스레드 행렬 또는 네트워크 접속을 기다리는 행렬, 너비 우선 탐색, 캐시 등에 사용된다.

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
  queue<int> q;
  q.push(1);
  cout << q.front() << "\n";
  q.pop();
  cout << q.size() << "\n";
  return 0;
}

/* 출력
1
0
*/

 

Reference

• http://www.yes24.com/Product/Goods/108887922