1. 자료구조의 개념

자료 구조는 프로그램에서 사용하기 위한 자료를 기억장치의 공간 내에 저장하는 방법과 저장된 그룹 내에 존재하는 자료 간의 관계, 처리 방법 등을 연구 분석하는 것을 말한다.

• 자료구조는 자료의 표현과 그것과 관련된 연산이다.
• 자료구조는 일련의 자료들을 조직하고 구조화하는 것이다.
• 어떠한 자료구조에서도 필요한 모든 연산들을 처리하는 것이 가능하다.
• 자료구조에 따라 프로그램의 실행시간이 달라진다.
   

2. 자료구조의 분류

• 선형구조
  • 리스트(List)
    • 선형 리스트(Linear List)
    • 연결 리스트(Linked List)
  • 스택(Stack)
  • 큐(Queue)
  • 데큐(Deque)
• 비선형구조
  • 트리(Tree)
  • 그래프(Graph)
     

3. 자료 구조의 이용

• 정렬(Sort) : 기억장치 내의 자료를 일정한 순서에 의해 나열하는 것
• 검색(Search) : 기억장치 내의 자료를 찾는 것
• 파일편성 : 자료를 기억 매체에 젖아할 때의 파일구조
• 인덱스 : 파일에서 특정 자료를 빠르게 찾기 위한 색인표

 

1. 순차 리스트(Sequential List)가 아닌 것은?
   1. 배열(Array)
   2. 트리(Tree)
   3. 데크(Deque)
   4. 스택(Stack)
      • 순차 리스트란 선형 자료 구조를 말한다. 배열도 순차 리스트 구조에 속한다.
         
2. 순차적인 선형 구조(Sequntial Linear Structure)에 해당되는 자료 구조는?
   1. 트리
   2. 연결 리스트
   3. 그래프
   4. 큐
      • 순차적인 선형 구조란 자료가 기억공간에 연속적으로 저장되는 자료구조로서 스택, 큐, 데크, 배열 등이 해당된다. 연결 리스트(Linked List)는 자료를 연속된 공간이 아닌 임의의 기억공간에 저장시키고 포인터를 따라 순차적으로 접근하기 때문에 선형 구조이기는 하지만 순차적인 선형 구조(연접 리스트)는 아니다.
         
3. 효율족인 프로그램을 작성할 때 가장 우섡적인 고려사항은 저장 공간의 효율성과 실행시간의 신속성이다. 자료구조의 선택은 프로그램 실행시간에 직접적인 영향을 준다. 자료구조에 관한 설명으로 거리가 먼 것은?
   1. 자료구조는 자료의 표현과 그것과 관련된 연산이다.
   2. 자료구조는 일련의 자료들을 조직하고 구조호하하는 것이다.
   3. 어떠한 자료구조에서도 필요한 모든 연산들을 처리하는 것이 가능하다.
   4. 처리할 문제가 주어지면 평소에 주로 사용하던 자료구조를 적용하는 것이 좋다.
      • 자료구조에 따라 프로그램의 실행시간이 달라지므로 처리할 문제에 어울리는 적절한 자료구조를 선택하는 것이 좋다.

 

• 선형 리스트
  • 선형 리스트는 배열과 같이 연속되는 기억장소에 저장되는 리스트를 말한다.
  • 연접 리스트(Dense List) 또는 축자 구조(Sequential Structure)라고도 한다.
  • 대표적인 선형 리스트 자료구조 : 배열(Array)
• 특징
  • 가장 간단한 자료구조이다.
  • 접근 속도가 빠르다.
  • 중간에 자료를 삽입하기 위해서는 연속된 빈 공간이 있어야 한다.
  • 기억장소를 연속적으로 배정받기 때문에 기억장소 이용 효율은 밀도가 1로서 가장 좋다.
  • 자료의 개수가 n개일 때 삽입 시의 평균 횟수는 𝑛+12이고, 삭제 시에는 𝑛−12이다.
  • 삽입, 삭제 시 자료의 이동이 필요하기 때문에 작업이 번거롭다.

# 선형 리스트는 빈 공간이 없이 차례차례 저장된다.

 

• 연결 리스트
  • 연결 리스트는 자료들을 반ㄷ느시 연속적으로 배열시키지는 않고 임의의 기억공간에 기억시키되, 자료 항목의 순서에 따라 노드의 포인터 부분을 이용하여 서로 연결시키는 자료구조이다.
• 특징
  • 노드의 삽입, 삭제 작업이 용이하다.
  • 기억공간이 연속적으로 놓여 있지 않아도 저장이 가능하다.
  • 연결을 위한 링크(포인터) 부분이 필요하기 때문에 순차 리스트에 비해 기억공간 이용 효율이 좋지 않다.
  • 연결을 위한 포인터를 찾는 시간이 필요하기 때문에 접근 속도가 느리다.
  • 중간 노드 연결이 끊어지면 그 다음 노드를 찾기 힘들다.
  • 희소 행렬을 연결 리스트로 표현하면 기억장소가 절약된다.
  • 트릴르 표현할 때 가장 적합한 자료구조이다.
• 연결 리스트의 종류
  • 단순 연결 리스트(Singly Linked List)
  • 단순 환상 연결 리스트(Singly Circular Linked List)
  • 이중 연결 리스트(Doubly Linked List)
  • 이중 환상 연결 리스트(Doubly Circular Lunked List)
• #
  • 노드(Node) : 자료를 젖아하는 데이터 부분과 다음 노드를 가리키는 포인터인 링크 부분으로 구성된 기억공간

 

• 포인터(Pointer) : 현재 2위치에서 다음 노드의 위치를 알려주는 요소
  • 프런트 포인터(F, Front Pointer) : 리스트를 구성하는 최초의 노드 위치를 가리키는 요소
  • 널 포인터(Null Pointer, Nil Pointer) : 0 또는 ∧, \0으로 표시하며, 마지막 녿브의 링크 부분에 일반적으로 사용하는 것으로, 다음 노드가 없음을 나타내는 포인터
• 희소 행렬(Sparrse Matrix)은 행렬의 요소 중 많은 항들이 0으로 되어 있는 형태로, 기억장소를 절약하기 위해 링크드 리스트를 이용하여 저장한다.
• 트리는 정점(Node)과 선분(Branch, 가지)을 이용하여 사이클을 이루지 않도록 구성한 Graph의 특수한 형태이다.

1. 선형 리스트의 특징이 아닌 것은?
   1. 가장 간단한 데이터 구조 중 하나이다.
   2. 배열과 가팅 연속되는 기억장소에 저장되는 리스트를 말한다.
   3. 기억장소 효율을 나타내는 메모리 밀도가 1이다.
   4. 데이터 항목을 추가, 삭제하는 것이 용이하다.
      • 선형 리스트는 배열과 같이 연속되는 공간에 차례대로 저장된 구조로 데이터를 추가하거나삭제할 때 자료의 이동이 많으므로 불편하다.
         
2. 연결 리스트에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?
   1. 노드의 삽입이나 삭제가  쉽다.
   2. 노드들이 포인터로 연결되어 검색이 빠르다.
   3. 연결을 해주는 포인터를 위한 추가 공간이 필요하다.
   4. 연결 리스트 중에서 중간 노드 연결이 끊어지면 그 다음 노드를 찾기 힘들다.
      • 포인터로 연결되어 있어 포인터를 찾아가는 시간이 필요하므로 선형 리스트에 비해 접근 속도가 느리다.
         
3. 연결 리스트에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?
   1. 노드의 삽입과 삭제가 용이하다.
   2. 연속적으로 기억공간이 없어도 저장이 가능하다.
   3. 연접 리스트나 배열보다 기억공간이 절약된다.
   4. 희소 행렬을 표현하는데 사용된다.
      • 포인터를 저장시킬 공간이 필요하므로 연접 리스트에 비해 기억 공간이 낭비된다.
         
4. 희소 행렬을 연결 리스트로 표현할 때 가장 큰 장점은?
   1. 기억장소가 절약된다.
   2. 임의 위치 액세서가 가능하다.
   3. 이진 검색이 가능하다.
   4. 행렬 간의 연산을 줄일 수 있다.
      • 희소 행렬은 행렬의 요소 중 많은 항들이 9으로 되어 있는 형태로, 연결 리스트에서는 포인터를 이용하여 필요 없는 0을 제외하고 기억시킬 수 있으므로 기억장소가 절약된다.
         
5. 포인터를 사용하여 리스트를 나타냈을 때의 설명 중 옳지 않은 것은?
   1. 새로운 노드의 삽입이 쉽다.
   2. 기억공간이 많이 소요된다.
   3. 한 리스트를 여러 개의 리스트로 분리하기 쉽다.
   4. 노드를 리스트에서 삭제하기 어렵다.
      • 포인터와 링크는 같은 말이다. 링크는 다음 노드의 위치를 가리킨느 주소로서 리스트에서 특정 노드를 삭제할 때는 그 노드와 연결된 링크를 끊으면 간단하게 삭제된다.

 

 

• 스택
• 한쪽 끝으로만 자료의 삽입, 삭제 작업이 이루어지는 자료구조이다.
• 스택은 가장 나중에 삽입된 자료가 가장 먼저 삭제되는 후입선출(LIFO) 방식으로 자료를 처리한다.
  • TOP
    • 스택으로 할당된 기억공간에 갖아 마지막으로 삽입된 자료가 기억된 위치를 가리키는 요소
    • 스택 포인터(SP, Stack Pointer)라고도 한다.
  • Bottom : 스택의 가장 밑바닥이다.

 

• 삽입

• M : 스택의 크기
• TOP : 스택 포인터
• X : 스택의 이름
• Overflow : 스택으로 할당받은 메모리 부분이 마지막 주소가 M번지라고 할 떄, Top Pointer의 값이 M보다 커지면 스택의 모든 기억장소가 꽉 채워져 있는 상태이므로 더 이상 자료를 삽입할 수 없어 Overflow를 발생시킨다.
   

• 삭제

• 스택에 기억되어 있는  자료를 삭제시킬 때에는 제일 먼저 삭제할 자료가 있는지 없는지부터 확인한다.
• Underflow : Top Pointer가 주소 0을 가지고 있다면 스택에는 삭제할 자료가 없으므로 Underflow를 발생시킨다.

• 스택의 응용분야
  • 부 프로그램 호출 시 복귀주소를 저장할 때
  • 함수 호출의 순서 제어
  • 인터럽트가 발생하여 복귀주소를 저장할 때
  • 후위 표기법(Postfix Notation)으로 표현된 수식을 연산할 때
  • 0주소 지정방식 명령어 자료 저장 방식을 사용할 때
  • 재귀(Recursive) 프로그램의 순ㄴ서 제어
  • 컴파일러를 이용한 언어 번역 시