자료 구조(Data Structure), 알고리즘(Algorithms) 그게 뭐야... ?

프로그래밍을 공부하다면

누구나 한 번쯤 들어본 단어들이 몇 개 있을 겁니다.

 

저는 그중 제일 많이 들어 본 단어가 

바로..

"자료 구조와 알고리즘"

자료구조와 알고리즘이 중요하다는 것은 

익히 들어서  알겠는데...

 

그래서 그게 정확히 뭔데..?

라는 생각이 문뜩 들어서...

 

오늘부터 그 두 개를 공부하고 기록을 해보려 합니다. (근엄, 진지🔥)  

 

공부한 내용을 모두 기록 하지는 못하겠지만

최대한 중요한 내용 위주로 야무지게 올려 보겠습니다. 😎

 

가보자구 ~

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오늘은 첫 날이니까 !

 

자료구조와 알고리즘이 무엇인지

간단하게 알보겠습니다

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📝 자료 구조 (Data Structures)

자료구조는

말 그대로 데이터들의 모임을 뜻하며,

 

정해진 메모리(memory)공간에서

어떤 방식으로 자료들을 처리할 지를 구조화해서 표현한 것입니다.

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간단하게 예를 들어봅시다.

 

우선, 

주차장에 갔다고 생각해봅시다 !

 

해당 주차장의 면적은 정해져 있을 것이고, 입구와 출구 또한 정해져 있을 것입니다.

 

그렇다면,

주차장에 최대 몇 대까지 차가 들어갈 수 있을까요?

 

아마도, 가장 많은 차를 주차할 수 있는 방법을 먼저 생각해봐야겠지요.

 

아마도 그 방식은.. 

모든 차량을 최대한 밀접하게 붙이고,  면적을 최대한 모두 사용하는 것 !

위로도 쌓을 수 있다면..?

 

하지만,

모든 차량을 최대한 붙여서 주차를 한다면

차들이 들어갈 때는 쉽게 가도, 나오기 위해서는 무수히 많은 노력이 들어야 할 것입니다.

 

만약,

운이 좋지 않다면 자신의 차를 찾는 데에만 많은 시간을 소요할 것이고,

차 한대가 주차장을 빠져나가기 위해 모든 차가 움직여야 하는 상황이 발생할 수 있습니다.

 

그렇다면..

위에 문제를 해결하기 위해서는 어떻게 해야할까요? 

 

주차를 할 때 차량 한대의 공간을 넓게 사용하거나, 규칙을 갖고 차량을 주차한다면 

들어오고 나가기도 편할뿐더러, 자신의 차를 찾는 데에도 편의를 느낄 수 있을 겁니다.

(규칙이 있으니까 차량을 찾을 방법을 잘 생각한다면 쉽게 찾을 수 있겠죠 ??)

 

 

 

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아무튼 !!

서론이 꽤 길었는데 ...

 

결국 위에서 예를 들었던 주차장과 차는

우리가 사용하고 있는 메모리와 데이터를 설명하기 위한 예시였습니다.

 

(딥하게 들어간다면.. 차이는 있겠지만

간단하게 개념을 이해하는데는 무리가 없다고 생각합니다..!)

 

프로그래밍을 하면서

우리가 사용해야하는 데이터는 무수히 많지만, 컴퓨터의 자원(메모리)는 매우 한정적입니다.

 

따라서 우리는 메모리 공간을 효율적으로 사용하고,

수많은 데이터를 알맞게 사용하기 위해서는 원하는 방식으로 데이터를 저장을 해야합니다.

 

이때 필요한 개념이 바로 자료구조입니다. 👍👍

 

 

한정적인 메모리에서 데이터를 효율적으로 다루기 위해 적당한 자료구조를 선택한다 !

그래서 자료구조를 공부해야 한다 !

(ex,자료 구조: 배열, 큐, 스택, 리스트 등)

 

이제 자료구조가 뭔지는 대충 느낌이 왔으니까

자료구조에는 어떤 것들이 있는지 살짝 키워드들만 보시죠 ?!

 

자세한 설명은 다음 글에서 차례대로 설명해보겠습니다. 😎

 

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📝 알고리즘 (Algorithms)

(알고리듬이라고 하는 분들도 계신데.. 저는 알고리즘이라고 할게요 !)

 

알고리즘의 어원은..

9세기 페르시아 수학자 누구누구의 라틴 이름인 algorisumus와

수른 나타내는 그리스서 arithmos가 섞여 만들어졌다는게 정설이라는데.. 

(궁금하신 분은 찾아보세요 🥸)

(참고로, 인류 최초의 알고리즘은 최대공약수 계산 알고리즘(GCD)이래요!)

 

우리에게 필요한 뜻은

 

알고리즘은

문제의 입력(input)을 수학적이고 논리적으로 정의된 연산과정을 거쳐

원하는 출력(output)을 계산하는 절차를 의미한다는 것입니다.

 

간단하게 말하면,

우리가 풀어야 하는 문제에 대한 필요한 계산 절차를 의미합니다.

 

입력은 보통 위에서 언급한 자료구조에 저장이 되고, 

저장된 입력 값으로 기본적인 연산을 차례로 진행하여 원하는 출력 값을 얻어내면 되는 것입니다.

 

보통 자료구조가 선택이 되면 그에 적용할 알고리즘도 거의 명확해진다고 합니다.

(아직 저도 잘 몰라요 😭)

 

즉, 자료 구조를 잘 선택하면 그에 맞는 효율적인 알고리즘도 구현할 수 있기 때문에

이 둘은 매우 밀접한 관계를 갖고 있는  뗄래야 뗄 수 없는 관계인겁니다.

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위의 예를 다시 생각해 보면,

 

알고리즘은

주차장에 있는 차들을 어떤 순서나 규칙을 갖고 해당 차량를 찾을 지에 대한 방법이라고 생각하면 됩니다.

 

여기서 만약 차 번호가 0116의 승용차를 찾는다면,

주차장의 주차 방식(구조)에 따라 효율적으로 찾는 방식이 달라지게 될 것입니다.

 

차량들이 차 번호 순으로 주차가 되어 있다면 앞자리가 0인 차들이 주차되어 있는 곳부터 찾으면 될 것이고,

크기 순이라면 승용차가 모여 있는 곳에서 차를 찾으면 될 것입니다.

 

즉, 위와 같이 보통은 자료 구조의 선택이 있고 나서(주차를 어떻게 할 지),

효율적인 알고리즘(어디부터 차를 찾을 지)가 선택되는 것 입니다.

 

(다시 언급하자면, 이렇기 때문에 자료 구조와 알고리즘은 한 몸 ❤️‍🔥)

 

또한, 알고리즘은 프로그램 명령어들의 집합이라고도 합니다.

 

프로그램은 특정 문제를 해결하기 위한 처리 방법과 순서를 기록한 명령어들의 모음이고,

이 프로그램이 실행되기 위해서는 메모리에 올릴 데이터가 필요하며 이 데이터들을 담아내는 방식은 자료구조입니다.

 

즉, 넓은 의미에서 자료구조 + 알고리즘(+a) = 프로그램이라고 할 수 있습니다.

 

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그럼 이제,

우리는 어떤 자료구조나 알고리즘이 좋은 지 성능을 비교할 줄 알아야 합니다.

 

그러기 위해서는 시간 복잡도라는 개념을 알아야 합니다.

요건 다음 글에서 설명드리겠습니다 😎

 

그럼 20000 ~

 

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잘못된 내용이나 궁금하신 점이 있다면 댓글 남겨주세요. 🤓

읽어주셔서 감사합니다.

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📝 참고 자료

https://bnzn2426.tistory.com/115

https://velog.io/@dpdms0109/자료구조-자료구조란-무엇인가

https://m.hanbit.co.kr/media/channel/view.html?cms_code=CMS2832062046

한국외대 신찬수 교수님의 Data Structures with Python 강의