[프로그램 이론]배열(Array)(1)

● 배열 시작

▶ 배열이 필요한 이유

- 학생의 점수를 출력하는 간단한 프로그램을 작성해 보자.

- 실행 결과

● 학생을 몇 명 더 추가해야 한다면 변수를 선언하는 부분과 점수를 출력하는 부분의 코드도 추가해야 한다. 학생을 몇 명 더 추가하는 것은       개발자가 코딩으로 해결할 수 있겠지만, 학생을 수백 명 이상 추가해야 한다면 코드가 상당히 많이 늘어날 것이다. 결국 학생 수가                   증가함에  따라 코딩 양이 비례해서 증가하는 문제가 발생한다.

● 변수를 선언하는 부분을 보면 학생 수가 증가함에 따라 int형 변수를 계속해서 추가해야 한다. 학생 수가 5명이면 int형 변수를 5개 선언해야

   하고, 학생 수가 100명이라면 int형 변수를 100개 선언해야 한다. 결국 비슷한 변수를 반복해서 선언하는 문제가 발생한다.

● 반복문으로 해결할 수 있을 것 같지만, 점수를 출력하는 부분을 보면 변수의 이름이 다르기 때문에 반복문도 적용할 수 없다.

★ 이렇게 같은 타입의 변수를 반복해서 선언하고 반복해서 사용하는 문제를 해결하는 것이 바로 배열이다.

 

▶ 배열의 선언과 생성

★ 단계적으로 구조를 변경해 보기

- 배열은 같은 타입의 변수를 사용하기 편하게 하나로 묶어둔 것이다. 이전 예제를 배열을 사용하도록 변경해 보자.

- 배열 1 예시

- 실행 예시

▶배열 변수 선언, 배열 생성

    ①. int[] students;  // 배열 변수 선언

     ● 배열을 사용하려면 int[] students;와 같이 배열 변수를 선언해야 한다.

     ● 일반적인 변수와 차이점은 int[]처럼 타입 다음에  대괄호( [] )가 들어간다는 점이다.

     ● 배열 변수를 선언한다고 해서 아직 사용할 수 있는 배열이 만들어진 것은 아니다!            

           ⊙ int a에는 정수를, double b에는 실수를 담을 수 있다.

           ⊙ int[] students와 같은 배열 변수에는 배열을 담을 수 있다.

                ★ 배열 변수에는 10,20 같은 값이 아니라 배열이라는 것을 담을 수 있다. 

    ②. students = new int[5]; // 배열 생성

     ● 배열을 사용하려면 배열을 생성해야 한다.

     ● new int[5]라고 입력하면 오른쪽 그림과 같이 총 5개의 int형 변수가 만들어진다.

     ● new는 새로 생성한다는 뜻이고, int[5]는 int형 변수 5개라는 뜻이다. 따라서 int형 변수 5개를 다룰 수 있는 배열을 새로 만든다는

        뜻이다.

     ● 앞서 int student1, int student2... int student5까지 총 5개의 변수를 직접 선언했다.

        배열을 사용하면 이런 과정을 한 번에 깔끔하게 처리할 수 있다. 

     ◎배열과 초기화

     ●  new int[5]라고 하면 총 5개의 int형 변수가 만들어진다. 자바는 배열을 생성할 때 그 내부값을 자동으로 초기화한다.

     ●  숫자는 0, boolean은 false, String은 null(없다는 뜻이다.)로 초기화된다.

    ③. students = x001;   // 배열 참조값(주소값) 보관

     ● new int[5]로 배열을 생성하면 배열의 크기만큼 메모리를 확보한다.

           ⊙ int형을 5개 사용하면 4byte * 5 → 20byte를 확보한다.

     ● 배열을 생성하고 나면 자바는 메모리 어딘가에 있는 이 배열에 접근할 수 있는 참조값(주소값)(x001)을 반환한다.

           ⊙ 여기서 x001이라고 표현한 것은 참조값이다.(실제로 x001처럼 표현되는 것은 아니고 이해를 돕기 위한 예시이다.)

     ● 앞서 선언한 배열 변수인 int[] students에 생성된 배열의 참조값(x001)을 보관한다.

     ● int[] students 변수는 new int[5]자체에는 아무런 이름이 없다! 그냥 int형 변수를 5개 연속으로 만드는 것이다. 따라서 생성한 배열에

        접근하는 방법이 필요하다. 따라서 배열을 생성할 때 반환되는 참조값을 어딘가에 보관해두어야 한다. 앞서 int[] students변수에 

        참조값(x001)을 보관해 두었다. 이 변수를 통해서 이 배열에 접근할 수 있다.

    ★ 이것을 풀어서 설명하면 다음과 같다.

 

▶ 배열 사용

         ① 배열은 0부터 시작한다.

              ● new int[5]와 같이 5개의 요소를 가지는 int형 배열을 만들었다면 인덱스는 0, 1, 2, 3, 4가 존재한다.

              ● 여기서 주의해야 할 점이 있는데 인덱스는 0부터 시작한다는 것이다. 배열의 요소를 5개로 생성했지만, 인덱스는 0부터 시작한다.

              ● 따라서 사용 가능한 인덱스의 범위는 0~ (n-1)이 된다. 그래서 students[4]의 배열가 마지막 요소이다.

         ★ 만약 students[5]와 같이 점근 가능한 배열의 인덱스 범위를 넘어가면 다음과 같은 오류가 발생한다.

          ② 배열에 값 대입   

              ● 배열에 값을 대입하든 배열의 값을 사용하든 간에 일반적인 변수와 사용법은 같다. 추가로 []를 통해 인덱스만 넣어주면 된다.

          ③ 배열 값 읽기

▶ 기본형 vs 참조형

- 자바의 변수 데이터 타입을 가장 크게 보면 기본형과 참조형으로 분류할 수 있다. 사용하는 값을 직접 넣을 수 있는

  기본형, 그리고 방금 본 배열 변수와 같이 메모리의 참조값을 넣을 수 있는 참조형으로 분류할 수 있다.

● 기본형(Primitive Type) : 지금까지 봤던 int, long, double, boolean처럼 변수에 사용할 값을 직접 넣을 수 있는 데이터

                                          타입을 기본형(Primitive Type)이라 한다.

● 참조형(Reference Type) : int[] students와 같이 데이터에 접근하기 위해 참조(주소)를 저장하는 데이터타입을

                                            참조형(Reference Type)이라 한다.

★ 참고

- 배열은 왜 이렇게 복잡하게 참조형을 사용할까? 지금까지 배운 변수처럼 단순히 그 안에 값을 넣고 사용하면 되는 것

  아닐까?

- 기본형은 모두 사이즈가 명확하게 정해져 있다.

   └  int i;         //4byte

   └  long l;      //8byte

   └  double d; //8byte

- 그런데 배열은 다음과 같이 동적으로 사이즈를 변경할 수 있다.

   └  int size = 10000;    // 사용자가 입력한 값을 넣었다고 가정해 보자.

   └  new int[size];         // 이 코드가 실행되는 시점에서 배열의 크기가 정해진다.

   ● 기본형은 선언과 동시에 크기가 정해진다. 따라서 크기를 동적으로 바꾸거나 할 수는 없다.

      반면에 앞서본 배열과 같은 참조형은 크기를 동적으로 할당할 수 있다. 예를 들어서 Scanner를 사용해서 사용자

      입력에 따라 size변수의 값이 변하고, 생성되는 배열의 크기도 달라질 수 있다. 이런 것을 동적 메모리 할당이라 한다.

      기본형은 선언과 동시에 사이즈가 정적으로 정해지지만, 참조형을 사용하면 이처럼 동적으로 크기가 변해서 유연성을        제공할 수 있다.

   ● 기본형은 사용할 값을 직접 저장한다. 반면에 참조형은 메모리에 저장된 배열이나 객체의 참조를 저장한다.

      이로 인해 참조형은 더 복잡한 데이터 구조를 만들고 관리할 수 있다. 반면 기본형은 더 빠르고 메모리를 효율적으로

      처리한다