Data Structure_06.23

Report
문병로 교수님 강의자료를 많이 인용하였습니다.
DATA STRUCTURE
Samsung Convergence Software Course
방학 특강
2014. 6. 23 (월)
들어가기 전에
•
단대가 다들 어떻게 되시나요?
•
•
프로그래밍, 얼마나 아시나요?
•
•
•
인문대/사회대/경영대/자연대/공대
프로그래밍 해본 적 있다/없다
어떤 언어?
객체 지향 프로그래밍 / 자료 구조에 대해 아시나요?
•
•
객체 지향 프로그래밍에 대해 안다/모른다
Linked List, Stack, Queue, Tree에 대해 안다/모른다
저는…
•
서울대학교 컴퓨터공학부
•
지능형 데이터 시스템 연구실 석박통합과정
•
•
Interested in…
•
•
•
데이터 마이닝, 추천, 텍스트 데이터 분석, 빅데이터 병렬 처리, 등등
사용자들이 남겨놓은 다양한 데이터들(SNS/리뷰 등 텍스트 기록, 상품구매 기록, 웹
서핑 기록, TV 시청 기록, 장소 체크인 기록, 등)
이를 활용하여 사용자의 Preference를 예측하여 사용자들에게 다양한 Contents / Item
/ Service들을 추천하는 연구
이한빛, [email protected]
저는…
•
서울대학교 컴퓨터공학부
•
지능형 데이터 시스템 연구실 석박통합과정
•
•
Interested in…
•
•
•
데이터 마이닝, 추천, 텍스트 데이터 분석, 빅데이터 병렬 처리, 등등
사용자들이 남겨놓은 다양한 데이터들(SNS/리뷰 등 텍스트 기록, 상품구매 기록, 웹
서핑 기록, TV 시청 기록, 장소 체크인 기록, 등)
이를 활용하여 사용자의 Preference를 예측하여 사용자들에게 다양한 Contents / Item
/ Service들을 추천하는 연구
이한빛, [email protected]
데이터, Data
•
46
int curr_ep_num = 46;
•
18.4
double ratings = 18.4;
•
“정도전”
String title = “정도전”;
•
true/false
boolean live_yn = true;
•
“조재현”, “유동근”, “박영규”
String[ ] cast = {“조재현”, “유동근”, “박영규”};
조금 더 높은 추상 단계의 데이터?
예를 들어, TV_Program?
데이터, Data
•
TV_program?
•
•
TV_program이 공통적으로 가지는 정보? 속성?
•
•
정도전, 너포위, 마녀사냥, 아빠어디가, …
프로그램이름, 방영시간, 장르, 출연진, 시청률, …
이 정보/속성들을 이용해 할 수 있는 기능?
•
방영시간 변경, 출연진 리스트 가져오기, …
데이터 구조, Data Structure
•
앞에서 말한 개념적인 데이터를 담는 구체적인 구현.
•
Object-Oriented Programming (객체 지향 프로그래밍)
•
Abstraction (추상화)
Java의 경우에는…
Class TV_program {
String pg_title;
int pg_duration;
String genre;
double rating;
field
method
public String getPg_title() {
return this.pg_title;
}
public void setPg_title(String new_title) {
this.pg_title = new_title;
}
…
}
객체 지향 프로그래밍,
Object-oriented Programming
TV Program
정도전
왕좌의 게임
마녀사냥
슈퍼맨이 돌아왔다
객체 지향 프로그래밍,
Object-oriented Programming
Class TV_program {
String pg_title;
int pg_duration;
String genre;
double rating;
개념(Concept)
public String getPg_title() {
return this.pg_title;
}
public void setPg_title(String new_title) {
this.pg_title = new_title;
}
…
}
TV_program 정도전= new TV_program ( );
객체(Object)
객체 지향 프로그래밍,
Object-oriented Programming
Class TV_program {
String pg_title;
int pg_duration;
String genre;
double rating;
개념(Concept)
public String getPg_title() {
return this.pg_title;
}
public void setPg_title(String new_title) {
this.pg_title = new_title;
}
…
}
TV_program 왕좌의게임= new TV_program ( )
객체(Object)
객체 지향 프로그래밍,
Object-oriented Programming
Class TV_program {
String pg_title;
int pg_duration;
String genre;
double rating;
개념(Concept)
public String getPg_title() {
return this.pg_title;
}
public void setPg_title(String new_title) {
this.pg_title = new_title;
}
…
}
TV_program 마녀사냥= new TV_program ( )
객체(Object)
객체만 만들면…
TV_program 정도전 = new TV_program( );
정도전.setPg_name(“대하드라마,정도전”);
정도전.setPg_duration(1);
정도전.setGenre(“drama”);
정도전.setRating(18.4);
TV_program 정도전 = new TV_program(“정도전”, 1, “drama”, 18.4);
다시, 클래스
•
필드, field
•
생성자, constructor
•
메쏘드, method
•
•
Getter/Setter : 모든 필드 변수들에 대해 보통 구현됨
이외의 method들
Getter/setter
Class TV_program {
String pg_title;
int pg_duration;
String genre;
double rating;
public String getPg_title() {
field
TV_program( ) {
this.pg_title = null;
this.pg_duration = 1;
this.genre = null;
this.rating = 0.0;
}
return this.pg_title;
}
public void setPg_title(String new_title) {
this.pg_title = new_title;
constructor
}
… (also for pg_duration, genre, rating)
public double ratingToPercent( ) {
return (this.rating * 100);
TV_program( String title, int dur, String genre, double rating) {
this.pg_title = title;
this.pg_duration = dur;
this.genre = genre;
this.rating = rating;
}
}
}
Other method
사용자 정의 데이터 타입
Class TV_program {
String pg_title;
int pg_duration;
String genre;
double rating;
public String getPg_title() {
return this.pg_title;
}
public void setPg_title(String new_title) {
this.pg_title = new_title;
}
…
}
Class EPG_schedule {
int year;
int month;
int day;
String dayofweek;
TV_program[ ] program_list;
…
}
Java의 OOP적 기능들
•
상속, inheritance
•
•
오버로딩, overloading
•
•
부모클래스와 자식클래스. 자식클래스는 부모클래스의 것들을 상속받아 재정의하
지않고 사용하면서 자신만의 새로운 것들을 정의하여 사용 가능.
하나의 이름으로 된 함수들을 여러 타입의 파라미터들에 대해 사용 가능.
인터페이스, interface
•
구현하는 함수들의 이름, 입력, 출력 형태만 적어놓고 이 인터페이스를 구현하는 클
래스를 따로 두어 실제 구현을 함으로써 안의 구현을 몰라도 사용가능하도록 캡슐화.
•
등등
•
자세한 설명은 생략한다.
대표적인 데이터 구조
•
Linked List, Stack, Tree, …
•
데이터를 어떤 형태의 구조로 담을 것인가?
클래스로 정의하는 법만 잘 알면 된다.
•
클래스의 필드, 메쏘드만 잘 정의할 수 있으면, Java에서 어떤 데이터 구조든 자
기 입맛에 맞는 데이터 구조를 정의하여 사용이 가능하다.
•
나중에 알게 될 진실.
연결 리스트, Linked List
Figure 5.1
a) A linked list of integers; b) insertion; c) deletion
Linked List
•
Each node contains
•
•
Data (item)
Link
number, string, object, …
A naïve structure
public class IntegerNode {
public int item;
public IntegerNode next;
}
Example:
IntegerNode n1 = new IntegerNode( );
IntegerNode n2 = new IntegerNode( );
n1.item = 5;
n2.item = 9;
n1.next = n2;
 Not good information hiding
 Not good data abstraction
An Intermediate Version
Example:
public class IntegerNode {
IntegerNode n1 = new IntegerNode( );
private int item;
IntegerNode n2 = new IntegerNode( );
private IntegerNode next;
public void setItem(int newItem) {
n1.setItem(5);
item = newItem;
n2.setItem(9);
}
n1.setNext(n2);
public int getItem( ) {
return item;
}
public void setNext(IntegerNode nextNode) {
next = nextNode;
}
public IntegerNode getNext( ) {
return next;
}
}
An Improved Version
public class IntegerNode {
private int item;
private IntegerNode next;
Example:
// constructors
IntegerNode n2 = new IntegerNode(9);
public IntegerNode(int newItem) {
item = newItem;
IntegerNode n1 = new IntegerNode(5, n2);
next = null;
}
public IntegerNode(int newItem, IntegerNode nextNode) {
item = newItem;
next = nextNode;
}
// setItem, getItem, setNext, getNext as before
…
}
Example:
IntegerNode n1 = new IntegerNode(5, new IntegerNode(9));
Head Node
•
Linked lists usually have a head reference
Node head = null;
Node head = new Node(new Integer(5));
 Here, head is a simple reference variable
Displaying the Contents
•
Sequential display of the contents of the linked list referenced by head
for (Node curr = head; curr != null; curr = curr.getNext( )) {
System.out.println(curr.getItem( ));
}
Deleting a Specified Node
•
Removing the node referenced by variable curr
•
The previous node of curr is referenced by prev
prev.setNext(curr.getNext( ));
Removing the 1st node
head = curr.getNext( );
In C, prev->next = curr->next;
Inserting a Node
•
Inserting a node between prev and curr
newNode = new Node(new Integer(30));
newNode.setNext(curr);
prev.setNext(newNode);
In C,
newNode = malloc(sizeof Node);
newNode->item = 30;
newNode->next = curr;
prev.next = newNode;
스택, Stack
Stack
• 도입을 위한 예
“←” in keyboard input line
• E.g., abcd←←efgh←←←ij←km←
 abeik
•
• 한 character를 읽어 ‘←’ 이 아니면 저장하고
‘←’ 이면 최근에 저장된 character를 제거한다.
A Stack Example
최근에 쌓은 접시를 꺼낸다
Stack of cafeteria dishes
Example: Checking Balance of Braces
Stack Implementation
public interface StackInterface {
public boolean isEmpty( );
public void push(Object newItem);
public Object pop( );
public void popAll ( );
public Object peek( );
}
Array-Based Implementation
Items[ ]
top
–1
0
1
2
3
4
…
MAX_STACK–1
public class StackArrayBased implements StackInterface {
final int MAX_STACK = 50;
private Object items[ ];
private int top; // index for stack top
public StackArrayBased( ) {
items = new Object[MAX_STACK];
top = –1;
}
public boolean isEmpty( ) {
return (top < 0);
}
public boolean isFull ( ) {
return (top == MAX_STACK–1);
}
public void push(Object newItem) {
if (!isFull( )) items[++top] = newItem;
else {exception 처리}
}
public Object pop( ) {
if (!isEmpty( )) return items[top--];
else {exception 처리}
}
public void popAll( ) {
items = new Object[MAX_STACK];
top = –1;
}
public Object peek( ) {
if (!isEmpty( )) return items[top];
else {exception 처리}
}
} // end class StackArrayBased
Reference-Based Implementation
public class StackReferenceBased implements StackInterface{
private Node top;
public StackReferenceBased( ) {
top = null;
}
5
public boolean isEmpty( ) {
return (top == null);
}
public void push(Object newItem) {
top = new Node(newItem, top);
}
public Object pop( ) {
if (!isEmpty( )) {
Node temp = top;
top = top.getNext( );
return temp.getItem( );
} else {exception 처리}
}
public void popAll ( ) {
top = null;
}
public Object peek( ) {
if (!isEmpty( )) return top.getItem( );
else {exception 처리}
}
} // end class StackReferenceBased
트리, Tree
An organization chart
A family tree
Reference-Based Implementation of Binary Tree
public class TreeNode {
private Object item;
private TreeNode leftChild;
private TreeNode rightChild;
public TreeNode(Object newItem) {
item = newItem;
newItem
leftChild = rightChild = null;
}
public TreeNode(Object newItem, TreeNode left, TreeNode right) {
item = newItem;
leftChild = left;
rightChild = right;
}
newItem
left
right
public Object getItem( ) {
return item;
}
public void setItem(Object newItem) {
item = newItem;
}
public TreeNode getLeft( ) {
return leftChild;
}
public TreeNode getRight( ) {
return rightChild;
}
public setLeft(TreeNode left) {
leftChild = left;
}
public setRight(TreeNode right) {
rightChild = right;
}
} // end TreeNode
•
left
Search in a Binary Search Tree
search(root, searchKey) {
if (root is empty) return “Not found!”;
else if (searchKey == root’s key) return root;
else if (searchKey < root’s key)
return search(root’s left child, searchKey);
else
return search(root’s right child, searchKey);
}
Insertion in a Binary Search Tree
insert (root, newItem) {
if (root is null) {
newItem을 key로 가진 새 node를 매단다;
}
else if (newItem < root’s key)
insert(root’s left child, newItem);
else
insert(root’s right child, newItem);
}
사실 이 모든 것은 Java에 모두 아주 잘
구현이 되어 있습니다.
•
컴퓨터 공학에서 자료구조를 배우는 이유 : Object-Oriented Programming을 배
우기에 가장 좋은 주제.
•
사실 이론이 아닌 실제 구현을 해보는 것이 목적.
•
Java 구현에 대해 조금이나마 아셨기를 바라며!

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