소개
알고리즘은 컴퓨터 과학의 기초로써, 문제를 해결하고 효율적인 방법으로 처리하는 데 필요한 개념이다. 가장 널리 사용되는 두 가지 자료구조인 스택과 큐는 알고리즘의 기본이 되어 각각의 기능이나 구현 방법을 이해하는 것이 중요하다. 이 글에서는 스택과 큐에 대한 개념과 구현 방법, 그리고 예제를 소개해 초보자들이 코딩을 시작하는데 도움이 되길 바란다.
(위 사진은 내용과 무관함 Pexels 제공 사진)
상세설명
1. 스택과 큐의 정의
스택과 큐는 두 가지 자료구조 중 하나로, 데이터를 저장하고 관리하기 위해 사용됩니다. 스택과 큐는 각각 다른 방법으로 데이터를 저장하고 관리합니다.
스택은 가장 먼저 들어간 데이터가 가장 나중에 나오는 구조로, FILO(First In Last Out) 구조라고 합니다. 이 구조는 데이터의 추가 및 삭제가 제일 최근에 추가한 데이터부터 일어납니다.
큐는 가장 먼저 들어간 데이터가 가장 먼저 나오는 구조로, FIFO(First In First Out) 구조라고 합니다. 이 구조는 데이터의 추가 및 삭제가 제일 먼저 추가한 데이터부터 일어납니다.
2. 스택의 구현
스택은 LIFO(Last In First Out)방식의 자료구조로, 주로 데이터를 저장하고 조작하는 데 사용됩니다. 스택은 선형 구조로 이루어져 있으며, 자료를 저장하기 위해 스택 포인터가 사용됩니다. 스택 포인터는 가장 최근에 추가된 자료를 가리키는 개념으로 이해할 수 있습니다. 스택은 두 개의 핵심 연산을 가지고 있습니다. PUSH(삽입) 및 POP(제거) 이며, 이 두 가지 연산을 통해 스택에 데이터를 삽입하거나 제거하는 것이 가능합니다. 또한 스택은 데이터를 읽기만 가능합니다. 스택은 간단한 배열 구조로 구현할 수 있으며, 각 배열의 인덱스는 스택 포인터가 가리키는 스택의 맨 위를 가리키게 됩니다. 스택의 구현은 다음과 같습니다.
class Stack {
constructor(){
this.data = [];
}
push(item){
this.data.push(item);
}
pop(){
return this.data.pop();
}
peek(){
return this.data[this.data.length-1];
}
}
3. 큐의 구현
큐는 어떤 자료를 순차적으로 저장하고 처리하는 자료구조이다. 큐는 FIFO(First In First Out) 원칙에 따르며, 제일 먼저 넣은 값이 제일 먼저 나오는 자료구조이다. 큐는 기본적으로 Enqueue과 Dequeue라는 두개의 연산으로 구현된다. Enqueue는 큐에 값을 넣는 것이고, Dequeue는 큐에서 값을 꺼내는 것이다. 또한 큐에서는 이전에 넣었던 값이 먼저 나오는 것을 확인할 수 있는 Peek 연산도 가능하다.
예를 들어, 큐에 A, B, C, D, E 5가지 값을 넣었다고 가정하면, Dequeue 연산을 하면 A가 나오고, 그 다음 B가 나오고, 그리고 C, D, E 순으로 나오게 된다. 또한 큐에 들어있는 값의 개수는 확인할 수 있는 size 연산도 있다.
큐의 구현은 배열과 연결 리스트 두가지 방법으로 가능하다. 연결 리스트는 최대 크기가 정해져 있지 않고, 값을 추가할 때마다 할당되는 메모리가 달라지기 때문에 가변적 큐를 구현할 때 사용된다. 반면 배열은 고정된 메모리를 할당받아 사용하기 때문에 고정된 큐를 구현하기에 적합하다.
4. 스택과 큐 예제
스택과 큐는 프로그래밍 언어에서 매우 중요한 자료구조이다. 두 자료구조는 각각 다른 기능을 하며 같은 목적을 달성하기 위해 사용된다. 이 두 자료구조의 차이점과 예제를 살펴보자.
스택은 후입선출(LIFO, Last-In-First-Out)의 자료구조로 제일 마지막에 넣은 것이 가장 먼저 나오는 구조로 되어 있다. 스택은 push, pop 메소드를 사용하여 값을 추가하고 제거할 수 있다. 스택의 예제로는 재귀함수를 통한 피보나치 수열과 같은 문제 풀이가 있다.
반면 큐는 선입선출(FIFO, First-In-First-Out)의 자료구조로 제일 먼저 넣은 것이 가장 먼저 나오는 구조로 되어 있다. 큐는 enqueue를 사용하여 원소를 추가하고 dequeue를 사용하여 원소를 제거할 수 있다. 큐의 예제로는 너비 우선 탐색(Breadth-First Search)과 같은 문제 풀이가 있다.
5. 스택과 큐의 용도
스택과 큐는 자료구조로서 여러 가지 기능을 수행하기 위해 사용됩니다. 스택은 후입선출(LIFO)의 자료구조로, 마지막에 들어온 데이터를 먼저 출력하기 때문에 가장 마지막에 들어온 데이터를 먼저 불러오는 것이 가능합니다. 반면 큐는 선입선출(FIFO)의 자료구조로, 먼저 들어온 데이터를 먼저 출력하기 때문에 먼저 들어온 데이터를 먼저 불러오는 것이 가능합니다. 또한 큐는 여러 개의 데이터를 한 번에 저장하므로, 여러 개의 작업을 동시에 수행하는데 유용합니다. 스택과 큐는 일반적으로 스택과 큐를 사용하여 컴퓨터 알고리즘을 구현합니다.
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종합
스택과 큐는 간단하고 매우 유용한 자료구조들이며, 알고리즘과 프로그래밍을 하기 위해서 꼭 알아야 할 것입니다. 스택과 큐는 각각 특별한 기능을 가지고 있는데, 스택은 LIFO (Last-In-First-Out)의 구조를 가지고 있고, 큐는 FIFO (First-In-First-Out)의 구조를 가집니다. 스택과 큐는 여러 종류의 문제들을 해결할 때 매우 유용한 기능을 가지고 있기 때문에 코딩 초보자들이 학습하고 이해하는 것이 좋습니다.