[JAVA] 17. 컬렉션 프레임워크 (Stack&Queue 활용, Iterator, ListIterator, Enumeration, Arrays)

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[JAVA] 17. 컬렉션 프레임워크(List, Set, Map) , ArrayList, LinkedList, Stack&Queue

 

 

1️⃣ Stack과 Queue 활용

스택의 활용 예 : 수식계산, 수식괄호검사, 워드프로세서의 undo/redo, 웹브라우저의 뒤로/앞으로 
큐의 활용 예 : 최근 사용 문서, 인쇄작업 대기 목록, 버퍼(buffer) 

 

- Stack 활용 예

-> 입력한 수식의 괄호가 올바른지 체크하는 예제로 '('를 만나면 스택에 넣고 ')'를 만나면 스택에서 '('를 꺼낸다. 

')'를 만나서 '('를 꺼내려고 할 때 스택이 비어있거나 수식을 검사하고 난 후에도 스택이 비어있지 않으면 괄호가 잘못되었다는 뜻이다. 

 

 

- Queue 활용 예

-> history 명령어를 queue를 이용해서 구현한 예제이다. 

 

 

- PriorityQueue

Queue 인터페이스의 구현체 중의 하나로, 저장한 순서에 관계없이 우선순위 높은 것부터 꺼내게 된다는 특징이 있다. 

그리고 null은 저장할 수 없다. null을 저장하면 NPE 발생한다. 

 

PriorityQueue는 저장공간으로 배열을 사용하며, 각 요소를 '힙(heap)'이라는 자료구조의 형태로 저장한다. 

힙은 이진 트리의 한 종류로 가장 큰 값이나 가장 작은 값을 빠르게 찾을 수 있다는 특징이 있다. 

 

-> 저장순서가 3,5,1,2,4 임에도 불구하고 출력결과는 1,2,3,4,5이다. 우선순위는 숫자가 작을 수록 높은것이므로 1이 가장 먼저 출력된 것이다.  물론 숫자 뿐만아니라 객체를 저장할 수 있는데 그럴 경우에는 각 객체의 크기를 비교할 수 있는 방법을 제공해야 한다. 

 

참조변수 pq를 출력하면 PriorityQueue가 내부적으로 가지고 있는 배열의 내용이 출력되는데, 저장한 순서와 다르게 저장되었다. 

그 이유는 힙이라는 자료구조의 형태로 저장된 것이기 때문이다! 

 

- Deque(Double-Ended Queue)

Queue의 변형으로 한 쪽 끝으로만 추가/삭제할 수 있는 Queue와 달리, Deque는 양쪽 끝에 추가/삭제가 가능하다. 

 

 

 

2️⃣ Iterator, ListIterator, Enumeration 

Iterator, ListIterator, Enumeration 은 모두 컬렉션에 저장된 요소를 접근하는데 사용되는 인터페이스이다. 

Enumeration은 Iteratior의 구 버전이며, ListIterator는 Iterator의 기능을 향상 시킨 것이다. 

 

- Iterator

: 컬렉션 프레임워크에서는 컬렉션에 저장된 요소들을 읽어오는 방법을 표준화하였다.

컬렉션에 저장된 각 요소에 접근하는 기능을 가진 Iterator 인터페이스를 정의하고, Collection인터페이스에는 Iterator()를 정의하고 있다. 

iterator()는 Collection인터페이스에 정의된 메서드이므로 Collection 인터페이스의 자손인 List, Set 에도 포함되어 있다.

주로 while 문을 사용해서 컬렉션 클래스의 요소들을 읽어올 수 있다.

 

Collection c = new ArrayList();

Iterator it = c.iterator();

 

while(it.hasNext()) { 

   System.out.println(it.next());

} 

 

-> ArrayList 대신 Collection 인터페이스를 구현한 다른 컬렉션 클래스에 대해서도 이와 같이 동일한 코드를 사용할 수 있다. 

저기서 ArrayList 대신 Collection 인터페이스를 구현한 다른 컬렉션 클래스의 객체를 생성하도록 변경하기만 하면 된다. 

 

iterator를 이용해서 컬렉션의 요소를 읽어오는 방법을 표준화했기 때문에 이처럼 코드의 재사용을 높이는 것이 가능하다.

 

Map 인터페이스를 구현한 컬렉션 클래스는 키(key) 와 값(value)을 쌍으로 저장하고 있기 때문에 iterator()를 직접 호출할 수 없고, 그 대신 keySet() 이나 entrySet() 과 같은 메서드를 통해서 키와 값을 각각 따로 Set 의 형태로 얻어온 후에 다시 iterator()를 호출해야 Iterator를 얻을 수 있다. 

 

 

 

- ListIterator 와 Enumeration 

Enumeration은 컬렉션 프레임워크가 만들어지기 전에 사용했던 것으로 Iterator의 구버전으로 생각하면 된다.

이전 버전을오 작성된 소스와의 호환을 위해서 남겨두고 있는 것뿐이기 때문에 가능하면 Iterator를 사용하면 된다.

 

ListIterator는 Iterator를 상속받아서 기능을 추가한 것으로, 컬렉션의 요소에 접근할 때 Iterator는 단방향으로만 이동할 수 있는데 ListIterator는 양방향으로 이동이 가능하다.

다만 ArrayList나 LinkedList 와 같이 List 인터페이스를 구현한 컬렉션에서만 사용할 수 있다. 

 

-> Iterator는 단방향으로만 이동하기 때문에 컬렉션의 마지막 요소에 다다르면 더 이상 사용할 수 없지만, ListIterator는 양방향으로 이동하기 때문에 각 요소간의 이동이 자유롭다. 

다만 이동하기 전에 반드시 hasNext()나 hasPrevious()를 호출해서 이동할 수 있는지 확인해야 한다. 

 

-> Iterator의 remove()는 단독으로 쓰일 수 없고, next()와 같이 써야한다. 

특정위치의 요소를 삭제하는 것이 아니라 읽어 온 것을 삭제한다. next() 호출없이 remove()를 호출하면 IllegalStateException이 발생한다. 

 

 

 

3️⃣ Arrays

Arrays 클래스에는 배열을 다루는데 유용한 메서드(static)가 정의되어 있다. 

 

- 배열의 복사 copyOf(), copyOfRange()

copyOf()는 배열 전체를, copyOfRange()는 배열의 일부를 복사해서 새로운 배열을 만들어서 반환한다. 

 

- 배열 채우기 fill(), setAll()

fill()은 배열의 모든 요소를 지정된 값으로 채운다. 

setAll()은 배열을 채우는데 사용할 함수형 인터페이스를 매개변수로 받는다. 

 

- 배열의 정렬과 검색 sort(), binarySearch()

sort()는 배열을 정렬할 때, 그리고 배열에 저장된 요소를 검색할 때는 binarySearch()를 사용한다.

binarySearch()는 배열에서 지정된 값이 저장된 위치를 찾아서 반환하는데 반드시 배열이 정렬된 상태이어야 올바른 결과를 얻는다. 

배열의 첫번째 요소부터 순서대로 하나씩 검색하는 것을 '순차 검색(linear search)' 라고 하는데, 이 검색 방법은 배열이 정렬되어 있을 필요는 없지만 배열의 요소를 하나하나 비교하기 때문에 시간이 많이 걸린다. 

 

이진탐색(binarysearch)는 배열의 검색할 범위를 반복적으로 절반씩 줄여가면서 검색하기 때문에 검색 속도가 상당히 빠르다. 

배열의 길이가 10배 늘어나도 검색 횟수는 3~4회밖에 늘어나지 않기 때문에 큰 배열의 검색에 유리하다.

단, 배열이 정렬되어 있는 경우에만 사용할 수 있다는 단점이 있다. 

 

 

- 배열의 비교와 출력 equals(), toString()

toString()배열의 모든 요소를 문자열로 편하게 출력할 수 있다. 

toString()은 일차원 배열에만 사용할 수 있으므로, 다차원 배열에는 deepToString()을 사용해야한다. 

 

equals()는 두 배열에 저장된 모든 요소를 비교해서 같으면 true, 다르면 false를 반환한다. 

equals()도 일차원 배열에만 사용가용하므로 다차원 배열의 비교에는 deepToEquals()를 사용해야한다.

 

- 배열을 List로 변환 asList(Object ..a)

asList()는 배열을 List에 담아서 반환한다. 매개변수의 타입이 가변인수라서 배열 생성없이 저장할 요소들만 나열하는 것도 가능하다. 

-> asList()는 반환한 List 크기를 변경할 수 없다는 것이다. 즉 추가 또는 삭제가 불가능하다. 

 

- paralleXXX, splitIterator(), stream()

parallel로 시작하는 메서드들이 있는데 이 메서드들은 보다 빠른 결과를 얻기 위해서 여러 쓰레드가 하나의 작업을 나누어 처리하도록 한다. 

splitIterator()는 여러 쓰레드가 처리할 수 있게 하나의 작업을 여러 작업으로 나누는 SplitIterator를 반환하고, 

Stream()은 컬렉션을 스트림으로 변환한다.