컬렉션 프레임워크 등에서 정수형 또는 부동소수형을 저장할 때 사용하기 때문에 꼭 알아야 한다.
정수형
양의 정수, 음의 정수, 0
정수형 비트 연산
연산자
의미
a ^ b
xor
~a
not
a << 2
왼쪽 시프트 ( a에 2²를 곱한 것과 동일)
a >> 1
오른쪽 시프트 (a를 2¹로 나눈 것과 동일)
부동소수형
소수를 저장할 때 사용
엡실론을 포함한 연산에 주의하라
엡실론이란? 자바는 부동소수형 데이터를 이진법으로 표현. 표현 과정에서 오차가 발생하는 것.
부동소수형 데이터를 다룰 일이 생겼을 때 이 엡실론을 항상 생각해야 한다.
부동소수형을 사용하여 코드를 작성하면 엡실론이라는 요소 때문에 일부 테스트 케이스가 통과하지 못할 수 있으니 유의해야 한다.
ex) 0.1을 3번 더한 a의 값에 0.3을 빼면 0이 아니다.
부동소수형 데이터를 활용하는 문제는 오차 허용 범위를 언급하는 경우가 많다. 문제를 분석할 때 꼭 이 부분을 체크해야 한다.
컬렉션 프레임워크
컬렉션 프레임워크란?
여러 개의 값을 저장하고 그 값을 쉬우면서도 효율적으로 처리해주는 표준화 클래스의 집합
코딩 테스트 문제를 해결하기 위한 다양한 자료구조인 리스트, 큐, 해시맵 등을 직접 구현하지 않고도 손쉽게 사용할 수 있게 해줌.
대표적으로 리스트(ArrayList), 스택(Stack), 큐(Queue), 데크(ArrayDeque), 해시맵(HashMap) 등이 있다.
배열
// 선언 필요
import java.util.Arrays;
int[] array = {1, 2, 3, 4};
int[] array2 = new int[]{1, 2, 3, 4};
int[] array3 = new int[5];
System.out.println(Arrays.toString(array));
배열의 인덱스
특정 원소 위치에 빠르게 접근하기 위한 기능
'인덱스로 배열의 원소에 접근한다'
배열은 생성 이후에는 배열 크기를 변경할 수 없다.
배열 생성 후 새 데이터를 삽입하거나 삭제하는 것은 할 수 없고, 기존 데이터의 변경만 할 수 있다.
인덱스를 이용한 배열 요소에 대한 접근, 변경의 시간 복잡도는 O(1)이다.
리스트
코딩 테스트 기준으로는 일반적으로는 ArrayList를 의미한다.
배열과 ArrayList의 가장 큰 차이점은 크기(size)가 고정되어 있어서 데이터를 삭제하거나 삽입할 수 없지만, ArrayList는 가변 크기이므로 새 데이터를 맨 뒤에 추가할 때는 평균 시간 복잡도가 O(1)이며, 기존 데이터의 삭제 혹은 데이터를 중간에 삽입할 때는 시간 복잡도가 O(N)까지 커질 수 있으므로 주의가 필요하다.
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(n);
System.out.println(list.get(2)); // 특정 인덱스 값에 접근
System.out.println(list); // 모든 값 출력
해시맵
키(key)와 값(value) 쌍을 저장하는 해시 테이블로 구현되어 있다.
키를 사용하여 값을 검색하는 자료 구조
해시맵 초기화
// String - 문자열, Integer - 32비트 정수형
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
해시맵의 데이터 삽입과 출력
map.put("apple", 1);
System.out.println("전체값 출력 String=Integer 형태" + map);
해시맵의 데이터 검색
key가 해시맵에 있는지 확인
String key = "apple";
if(map.containsKey(key)){
int value = map.get(key);
System.out.println(key + " : " + value); // apple : 1
} else {
System.out.println(key + "는 해시맵에 없습니다.");
}
해시맵 수정
map.put("banana", 4);
해시맵 삭제
map.remove("banana");
키가 해시맵에 없는 경우 예외가 발생하므로 예외 처리를 해주어야 한다.
참고로 자바에는 해시맵과 유사하지만 '키-값' 쌍으로 저장하지 않고 '값' 없이 '키'만 저장하는 해시셋도 있다.
문자열
자바에서 문자열은 이뮤터블(Immutable) 객체이다.
이뮤터블 객체란? 값을 변경할 수 없는 객체를 의미하고 시간 복잡도 관점에서 사용 시 주의해야 할 필요가 있다.
주의해야 할 점은 문자열은 기존 객체를 수정하는 것이 아니라 새로운 객체를 반환한다는 사실이다.
문자열 수정
string = string.replace("a", " ");
StringBuffer와 StringBuilder
System.identityHashCode() 메서드란? 객체를 특정할 수 있는 식별값을 반환한다.
이는 "abc"값만 가지고 있던 s와 "abcdef"값을 가지고 있는 s가 서로 다른 객체임을 의미한다.
즉, String 객체의 값을 변경하는 작업은 새로운 String 객체를 만들고 값을 복사하는 작업이 수행됨을 의미한다.
따라서 다음의 연산이 수행된다.
새로운 String s 객체를 생성
s가 가진 "abc" 값을 하나씩 복사
"abc" 뒤에 "def" 저장
그 결과 s += "def" 코드 한 줄에서 총 6번의 내부 연산("abc" 값 3개 복사, "def" 값 3개 저장)이 수행된다.
시간 복잡도는 문자열의 길이를 N이라 했을 때 O(N)이 된다.
코드 실행 시간 재기
long start = System.out.currentTimeMillis();
long end = System.out.currentTimeMillis();
System.out.println(((end - start) / 1000.0) + "초");
시간 복잡도를 줄이기 위해 나온 것이 StringBuilder와 StringBuffer 클래스다.
StringBuilder와 StringBuffer 클래스는 뮤터블하므로 값을 변경할 때 시간 복잡도 관점에서 훨씬 더 효율적이다.
String의 값을 변경하는 연산이 많을 때는 효율이 높은 StringBuilder 클래스나 StringBuffer 클래스를 사용해야한다.
두 클래스의 차이는 멀티스레드 환경에서 Thread-Safe 여부로 나뉜다.
하지만 코딩 테스트에서는 다수의 스레드를 생성할 필요가 없다.
결론은 Thread-Safe가 없는 StringBuilder 클래스가 속도 측면에서 미세하지만 빠르므로 StringBuilder를 사용하면 된다.
StringBuilder 클래스의 활용 방법
//StringBuilder 객체 생성
StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 문자열 Add
sb.append(10);
sb.append("ABC");
// 10ABC
// 특정 위치 인덱스 삭제
sb.deleteCharAt(3);
// 10AC
// 특정 위치 인덱스 추가
sb.insert(1, 2); // 1번째 인덱스에 2라는 문자 추가
// 120AC
메서드
메서드는 프로그램의 중요한 요소이다.
메서드 정의
메서드는 클래스 내부에 정의한 함수를 말한다. 자바에서는 대부분 클래스 내부에 함수를 정의할 것이므로 메서드라고 부르겠습니다.
public int function_name(int param1, int param2) {
// 메서드의 실행 코드
// ....
return result; // 반환 값
}
메서드 호출
public static void main(String[] args){
// 함수를 호출하여 결과 출력
int ret = add(5, 10);
System.out.println(ret);
}
public static int add(int num1, int num2){
int result = num1 + num2;
return result;
}
람다식 (lambda expression)이란?
자바 1.8 버전에서 추가되었다.
다른 말로는 익명 함수(annonymous function)라고도 한다.
익명함수란 말 그대로 이름이 없는 함수를 말하며 코드에서 딱 한번 실행할 목적으로 사용하거나 함수 자체를 다른 함수의 인수로 전달할 때도 사용할 수 있다.
또한, 람다를 사용하면 함수를 간결하게 표현할 수 있고 가독성이 좋아진다는 장점이 있다.
람다식의 정의와 사용
람다식은 다음과 같이 정의하여 사용할 수 있다.
다음 코드는 int형 dest와 cost를 멤버 변수로 갖는 Node 클래스의 객체를 생성하여 배열에 담고 그 배열의 객체들을 cost 기준으로 오름차순 정렬한다.
private static class Node {
int dest, cost;
public Node(int dest, int cost){
this.dest = dest;
this.cost = cost;
}
}
public static void main(String[] args) {
Node[] nodes = new Node[5];
nodes[0] = new Node(1, 10);
nodes[1] = new Node(2, 20);
nodes[2] = new Node(3, 15);
nodes[3] = new Node(4, 5);
nodes[4] = new Node(1, 25);
// 1. 2번과 동일한 로직을 수행한다.
// 더 짧으면서 가독성이 좋다.
// 코딩 테스트에서 람다식을 사용하는 일은 극히 드물지만 이렇게 정렬 API를 사용할 때 간혹 사용하면 좋다.
Arrays.sort(nodes, (o1, o2) -> Integer.compare(o1.cost, o2.cost);
// 2번
// Integer.compare(int x, int y) 메서드는 다음과 같다.
// x < y면 -1 반환
// x > y면 1 반환
// x == y면 0 반환
Arrays.sort(nodes, new Comparator<Node>() {
@Override
public int compare(Node o1, Node o2){
return Integer.compare(o1.cost, o2.cost);
}
});
}
간혹 정렬 조건을 구현할 때 [x-y]와 같이 뺄셈을 하는 경우가 있는데, 이렇게 하면 오버플로의 위험이 있다.
자료형에 맞는 compare() 메서드를 사용하는 것이 좋다.
코딩 테스트 코드 구현 노하우
조기반환(early return)
코드 실행 과정이 함수 끝까지 도달하기 전에 반환하는 기법
가독성을 높여줄 뿐만 아니라 예외를 조금 더 깔끔하고 빠르게 처리할 수 있다.
public static void main(String[] args) {
System.out.println(totalPrice(4, 50));
}
static int totalPrice(int quantity, int price) {
int total = quantity * price;
if(total > 100)
// 함수 자체를 조기에 종료할 수 있으므로 이후 예외에 대한 처리를 하지 않아도 된다.
return (int)(total * 0.9);
return total;
}
보호 구문(guard clauses)
본격적인 로직을 진행하기 전 예외 처리 코드를 추가하는 기법
조건문을 이용하여 초기에 입력 값이 유효한지 검사하고 그렇지 않으면 바로 함수를 종료하는 보호 구문을 쓸 수 있다.
import java.util.List;
static double calculateAverage(List<Integer> numbers) {
if(numbers == null) // null이면 종료(예외)
return 0;
if(numbers.isEmpty()) // 데이터가 없으면 종료(예외)
return 0;
int total = numbers.stream().mapToInt(i -> i).sum(); // 예외 처리 후 기능 구현
return (double) total / numbers.size();
}
이렇게 구현한 코드는 보호 구문 이후 구현부에서 입력값에 대한 예외를 고려하지 않아도 되므로 보기 좋다.
추가로 이런 습관을 들이면 처음부터 예외를 고려할 수 있어 코드를 더 안전하게 작성할 수 있게 된다.
코드를 보면 예외처리를 하여 함수를 종료시킨다.
예외를 잘 고려했다면 이후 코드에서는 원하는 동작 구현에만 집중하면 된다.
제네릭(generic)
빌드 레벨에서 타입을 체크하여 타입 안정성을 제공하고, 타입 체크와 형변환을 생략할 수 있게 해주어 코드를 간결하게 만들어주는 기능이다.
List list = new ArrayList();
list.add(10);
list.add("abc");
int sum1 = (int)list.get(0) + (int)list.get(1); // 1. 런타임 오류 발생
List<Integer> genericList = new ArrayList<>();
genericList.add(10);
genericList.add("abc"); // 2. 문법(빌드 레벨) 오류 발생
int sum2 = genericList.get(0) + genericList.get(1);
List를 정의할 때 <Integer>와 같이 타입을 강제하는 것을 제네릭이라고 한다.
제네릭은 타입에 맞지 않는 데이터를 추가하려고 할 때 문법 오류를 발생시켜 개발자의 실수를 방지해준다.
따라서 1번은 코드를 실행해야만 오류가 발생한다는 것을 알 수 있지만, 2번은 빌드 자체가 안되므로 런타임 버그를 방지할 수 있다.
또한 데이터에 접근하여 사용하려고 할 때 형변환을 할 필요가 없기 때문에 코드가 간결해진다.
코딩 테스트에서는 여러 타입의 데이터를 하나의 컬렉션에 넣어야 하는 경우는 거의 없으므로 제네릭으로 타입을 강제하여 실수를 방지하는 것이 좋다.
