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배열의 작동 원리

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

바이브코딩

대상자

  • 대상자: 프로그래밍 초보자 및 데이터 구조 학습자
  • 난이도: 기초 수준 (배열의 메모리 구조, 인덱싱, 성능 특성 설명)

핵심 요약

  • 배열은 연속적인 메모리 공간(contiguous memory)에 데이터를 저장하는 기본 데이터 구조이다.
  • 인덱싱은 0부터 시작하며, O(1) 시간 복잡도로 접근 가능하다.
  • 삽입/삭제 연산은 O(n) 시간 복잡도로, 메모리 재할당이 필요할 수 있다.

섹션별 세부 요약

1. 배열의 메모리 구조

  • 배열은 연속된 메모리 블록에 요소를 저장하여, 캐시 효율성이 높다.
  • 각 요소의 크기는 동일해야 하며, 메모리 주소 계산이 간단하다.
  • 동적 배열은 크기 제한을 극복하기 위해 메모리 재할당을 수행한다.

2. 인덱싱과 접근 성능

  • 인덱스는 0 기반으로 시작하며, O(1) 시간 복잡도로 요소에 접근 가능하다.
  • 배열의 최대 크기는 메모리 제약에 따라 결정되며, 초과 시 오류 발생 가능하다.
  • 문자열과 배열의 차이: 배열은 요소 타입이 고정되지만, 문자열은 다중 바이트로 구성된다.

3. 삽입/삭제 연산의 성능

  • 중간 위치에 요소를 삽입/삭제하면 O(n) 시간 복잡도가 발생하며, 메모리 이동이 필요하다.
  • 동적 배열은 용량이 부족할 때 자동으로 더 큰 메모리 블록으로 재할당된다.
  • 정적 배열은 크기 변경이 불가능하며, 컴파일 시 크기 결정이 필요하다.

결론

  • 배열은 간단한 구조로 인해 빠른 접근 성능을 제공하지만, 삽입/삭제 시 성능 저하가 발생할 수 있으므로, 불변 데이터에 적합하다.
  • 동적 배열 사용 시 메모리 재할당 비용을 고려하고, 정적 배열은 크기 제한을 명확히 설정해야 한다.