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1차원 배열

1차원 배열

1차원 배열은 변수들을 한 줄로 모아 놓은 형태의 배열을 말한다. 같은 종류의 데이터 여러 개를 저장하기 위해 사용하며 1차원 배열을 사용하는 경우는 다음과 같은 데이터를 저장할 때이다.

  • 반 학생 10명의 시험 점수

  • 아시아 국가들의 나라 이름

  • 프로그래밍 언어 이름

위 데이터들의 공통점은 같은 형태이며 값이 여러 개라는 것이다. 점수는 int가 여러 개, 나라 이름이나 언어 이름은 String이 여러 개인 데이터 형태이다. int가 여러 개일 경우 배열로 int[]라 표현하며, String이 여러 개일 경우 배열로 String[]이라 표현한다.

1차원 배열의 생성

1차원 배열을 생성하는 방법은 다음과 같다

  • 선언 후 생성

  • 선언과 동시에 생성

  • 선언과 동시에 생성 및 초기화

배열을 만들기 위해서는 반드시 데이터의 종류와 개수를 알아야 하며, 한 번 생성된 배열의 크기나 형태는 변할 수 없다. 예시에서는 5개의 정수(10,20,30,40,50)로 데이터를 정한다.

선언 후 생성

int[] arr;
arr = new int[5];

배열은 참조형이며 제어를 위한 참조변수(Reference)와 객체(본체)로 구분된다. 위의 코드에서 첫 번째 줄은 참조변수를 선언하는 코드이며, 두 번째 줄은 객체를 생성하고 참조변수에 연결 설정하는 코드이다. 생성 시 개수를 [] 안에 지정한다.

선언과 동시에 생성

int[] arr = new int[5];

위의 선언 후 생성 코드를 붙여서 사용할 수 있으며, 특징은 같다. new로 생성된 데이터들은 초기값을 가지며, int의 초기값은 0이므로 배열에는 각각 0이라는 값이 설정된 상태이다.

선언과 동시에 생성 및 초기화

int[] arr = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};

선언과 동시에 초기화를 수행하는 코드이다. 주의할 사항은 적혀있는 데이터에 의해 개수가 자동 계산되므로 [] 안에 개수를 적으면 안된다는 것이다.

1차원 배열의 형태

int[] arr = new int[5];

위의 코드로 생성된 배열은 다음 형태를 띈다.

참조변수는 stack 메모리에, 실제 배열은 heap메모리에 생성되어 참조변수를 이용하여 제어할 수 있도록 구성된다.

또한 new를 이용하여 신규 생성하며 초기값이 할당되기 때문에 값을 넣지 않았음에도 int의 초기값인 0이 설정되어있음을 확인할 수 있다.

int[] arr = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};

생성과 동시에 초기화를 한 경우에는 자동으로 크기가 계산되며 해당 위치에 값이 설정된다.

1차원 배열의 길이

int[] arr = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};

다음과 같은 배열이 있을 때, 배열이 5칸이라는 것을 눈으로 보면 알 수 있지만 프로그래밍 상에서 확인해야 하는 경우가 발생할 수 있다. 자바에서는 이러한 상황에 대비하여 배열에 자체적으로 배열의 길이(칸수)를 가지고 있는 변수를 준비해두었으며, 다음과 같이 확인할 수 있다.

System.out.println("arr 길이 : " + arr.length);

그림으로 살펴보면 다음과 같다.

1차원 배열 공간 접근

int[] arr = new int[5];

생성된 배열에 접근하기 위해서는 index를 사용해야 한다. 배열은 참조변수와 index를 결합하여 저장소에 접근한다.

arr[0] = 10;
arr[1] = 20;
arr[2] = 30;
arr[3] = 40;
arr[4] = 50;

주의할 사항은 배열의 위치는 기준점부터 얼마나 떨어져 있는가로 정하기 때문에 +0부터 시작한다는 것이다.

따라서 다음 코드는 오류를 발생시킨다

arr[5] = 60;//배열 범위 초과

출력 역시 마찬가지로 참조변수와 index를 이용하여 접근한다.

System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[3]);
System.out.println(arr[4]);

1차원 배열의 반복

배열은 index를 이용하여 접근할 수 있으므로 반복을 통해 일부 또는 전체에 대한 접근이 가능하다.

  • 배열이 1칸이면 index = 0

  • 배열이 2칸이면 index = 0, 1

  • 배열이 3칸이면 index = 0, 1, 2

  • 배열이 4칸이면 index = 0, 1, 2, 3

  • 배열이 n칸이면 index = 0, 1, 2, 3, ... , n-1

위의 규칙에 따라 3칸인 배열을 만들고 출력 반복문을 만들면 다음과 같다.

int[] arr = new int[3];
for(int i=0; i<3; i++){
    System.out.println(arr[i]);
}

칸 수가 변하면 고쳐야 할 곳이 두 군데이기 때문에 수정하기 쉽도록 다음과 같이 바꿀 수 있다.

int size = 3;
int[] arr = new int[size];
for(int i=0; i<size; i++){
    System.out.println(arr[i]);
}

또는 앞서 배운 length 속성을 사용하여 설정할 수도 있다.

int[] arr = new int[3];
for(int i=0; i<arr.length; i++){
    System.out.println(arr[i]);
}

기본적으로 내장된 속성인 length를 사용하면 변수 추가 없이 전체에 접근하는 반복문을 구성할 수 있다.

데모 1 : 배열에 10,20,30,40,50 저장

public class ArrayExample01 {
    public static void main(String[] args){
        int[] data = new int[5];
        
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            data[i] = (i+1) * 10;
        }
        
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            System.out.println("data["+i+"] = "+data[i]);
        }
    }
}

데모 2 : 배열에 랜덤 주사위값 5개 저장

import java.util.Random;
public class ArrayExample02 {
    public static void main(String[] args){
        Random r = new Random();
        
        int[] data = new int[5];
        
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            data[i] = r.nextInt(6) + 1;
        }
        
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            System.out.println(data[i]);
        }
    }
}

배열은 일괄 처리가 목적이므로 단위 작업별로 코드가 작성되어야 한다. 즉, 설정→출력→설정→출력이 아니라 설정→설정→출력→출력이 되어야 한다는 것이다. 이해를 돕기 위해 아래 이미지를 첨부해둔다.

데모 3 : 배열에 이름 5개 입력 및 출력

import java.util.Scanner;
public class ArrayExample03 {
    public static void main(String[] args){
        String[] names = new String[5];
        
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        
        for(int i=0; i<names.length; i++){
            names[i] = sc.nextLine();
        }
        
        sc.close();
        
        for(int i=0; i<names.length; i++){
            System.out.println(names[i]);
        }
    }
}

데모 4 : 배열을 이용한 주사위 눈금 별 횟수 측정

import java.util.Random;
public class ArrayExample04 {
    public static void main(String[] args){
        Random r = new Random();
        
        int[] count = new int[6];
        
        for(int i=1; i<=100; i++){
            int dice = r.nextInt(6) + 1;
            count[dice-1]++;
        }
        
        for(int i=0; i<count.length; i++){
            System.out.println("주사위 "+(i+1)+" : "+count[i]+"번");
        }
    }
}

데모 5 : 배열을 이용한 로또 번호 빈도 측정

import java.util.Random;
public class ArrayExample05 {
    public static void main(String[] args){
        Random r = new Random();
        
        int[] count = new int[6];
        
        for(int i=1; i<=100; i++){
            int lotto = r.nextInt(45) + 1;
            count[lotto-1]++;
        }
        
        for(int i=0; i<count.length; i++){
            System.out.println("로또 "+(i+1)+" : "+count[i]+"번");
        }
    }
}

이 예제의 핵심은 코드가 데모 4번과 크게 다르지 않다는 것이다. 배열은 이처럼 데이터 범위나 개수가 늘어나도 코드를 최소한으로 변경하여 확장할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

데모 6 : 배열의 데이터 합계 구하기

public class ArrayExample06 {
    public static void main(String[] args){
        int[] score = new int[]{75, 80, 85, 80, 82};
        
        int total = 0;
        for(int i=0; i<score.length; i++){
            total += score[i];
        }
        
        double average = (double)total / score.length;
        
        System.out.println("총점 : "+total+"점");
        System.out.println("평균 : "+average+"점");
    }
}

데모 7 : 배열 뒤집기

public class ArrayExample07 {
    public static void main(String[] args){
        int[] data = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
        
        System.out.println("변경 전");
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            System.out.print(data[i]);
            if(i == data.length-1)
                System.out.println();
            else
                System.out.print(",");
        }
        
        for(int i=0, j=data.length-1; i < data.length/2; i++, j--){
            System.out.println("변경 : i="+i+",j="+j);
            int temp = data[i];
            data[i] = data[j];
            data[j] = temp;
        }
        
        System.out.println("변경 후");
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            System.out.print(data[i]);
            if(i == data.length-1)
                System.out.println();
            else
                System.out.print(",");
        }
    }
}

배열의 위치를 활용하여 데이터 교체를 통해 배열을 뒤집는 예제이다. 주의할 점은 배열의 절반만큼만 실행해야 하므로 data.length/2로 범위를 설정했다는 것이며, 이처럼 전체적으로 하는 것이 아니라 일부분만 실행하는 경우도 존재한다. 또한 필요하다면 반복문의 반복수를 2개 이상 설정할 수도 있다.

데모 8 : 배열 오른쪽 회전

public class ArrayExample08 {
    public static void main(String[] args){
        int[] data = new int[]{10, 20, 30, 40, 50};
        
        int shift = 1;//회전시킬 칸 수
        
        System.out.println("회전하기 전");
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            System.out.print(data[i]);
            if(i == data.length-1)
                System.out.println();
            else
                System.out.print(",");
        }
        
        //shift만큼 회전
        for(int i=0; i<shift; i++){
             //1칸 회전
            int temp = data[data.length - 1];
            for(int k=data.length-1; k>0; k--){
                data[k] = data[k-1];
            }
            data[0] = temp;
        }
        
        System.out.println("회전한 뒤");
        for(int i=0; i<data.length; i++){
            System.out.print(data[i]);
            if(i == data.length-1)
                System.out.println();
            else
                System.out.print(",");
        }
    }
}

위치를 제어하여 배열을 회전시킬 수도 있다. 제일 마지막 데이터를 미리 백업한 뒤 오른쪽으로 한칸씩 옮기고 첫 번째 칸에 백업 데이터를 집어넣는 형태의 코드이다.

결론

배열을 이용하면 다양한 형태의 대량 데이터에 대한 계산이 가능하다. 각종 유형들을 파악해두고 문제 상황에 적용시키면 문제를 쉽게 풀어낼 수 있다.

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