[JAVA] 배열(Array)

배열이란?

배열은 같은 타입의 여러 변수를 하나의 묶음으로 다루는 것을 말한다.

• 배열은 프로그래밍에서 자주 사용되는 자료형이다.
• 같은 타입의 여러 변수를 묶어 저장함으로 데이터를 구조적으로 다루는데 도움이 된다.

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배열의 선언과 초기화

// 자료형[] 배열명 = new 자료형[크기];
int arr[] = new int[4]; //배열의 선언과 생성을 동시에

 

• 인덱스(index) : 저장 공간에 연속적으로 번호를 부여, 배열에서의 위치를 의미하는 숫자. 
  • 인덱스의 범위는 0부터 ‘배열의 길이 – 1’까지
• 요소(element) : 배열을 구성하는 각각의 값을 의미, 자료형은 배열의 요소에 저장되는 변수의 타입을 의미

 

변수는 선언 시 저장 공간이 만들어지지만 배열은 선언시 저장공간이 만들어 지는 것이 아니라 배열을 다루기 위한 참조변수가 만들어 진다.

• 따라서 배열을 사용하기 위해서는 우선 선언이 필요하다. 그 다음 생성을 해야 실제 저장공간이 만들어진다.

배열을 다루기 위해서는 참조변수가 필요한데 배열 선언시 사용된 배열명으로 저장 공간을 사용하는 것은 변수와 동일하지만 배열은 각 저장 공간이 연속적으로 붙어있기 때문에 저장 공간에 일일히 이름을 부여할 필요 없이 참조 변수의 이름과 인덱스 번호를 이용하여 배열의 저장 공간을 다룬다.

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배열의 선언

변수를 선언하는데 두가지 방법이 있는데 하나는 자바에서 주로 사용하는 방법으로 배열 기호가 타입의 일부라고 보기 때문에 자바에서 주로 사용된다.

int[] arr // 정수형 배열
타입[] 변수이름;

• 나머지 하나는 C언어의 문법과 유사한 방법이 있다.

int arr[]; // int 타입의 배열을 다루기 위한 참조변수 arr선언
타입 변수이름[];

 

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배열의 생성

배열을 생성을 생성한다는 것은 배열에 실제 메모리 상의 공간을 생성하여 할당하는 것이다.

arr = new int[5] // int타입의 값 5개를 저장할 수 있는 배열 생성
변수이름 = new 타입[길이];

 

• 저장 공간에 참조변수[인덱스 번호]와 같이 각 요소에 이름이 자동으로 부여되고 생성한 배열의 주소를 대입 연산자를 통해 참조변수에 저장한다.

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배열의 선언과 생성을 한문장으로 동시에 할 수 있다.

int[] arr = new int[5]

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부여된 이름을 사용하여 일반적인 변수와 같이 사용할 수 있다.

int value = arr[3];

 

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배열의 길이는 배열이름.length를 사용하여 구할 수 있다.

int[] score = new int[5] // int타입의 값 5개를 저장할 수 있는 배열 생성

// 배열이름.length를 활용하여 배열의 모든 요소를 출력

// 배열의 길이가 달라지더라도 조건식을 변경하지 않아도 된다.

for(int i = 0; i < score.length ; i++)

System.out.println(score[i]);

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배열은 한번 생성하면 실행하는 동안 길이를 바꿀 수 없어 최초 선언한 값으로 길이가 고정된다.

배열은 연속된 메모리 공간을 필요하기 때문에 메모리 공간상 연속된 빈 공간을 찾아야 한다. 하지만 해당 공간이 비어있는지 확인되지 않고 만약 비어있지 않을 수 있기 때문에 배열의 길이를 바꿀 수 없다.

int[] score = new int[5] // int(4byte)크기의 5개의 연속된 공간이 필요 (20byte)

 

 

 

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배열의 복사

길이를 바꿀 수 없다는 배열의 특성 상 만약 더 큰 공간을 필요로 한다면 새로운 배열을 생성하고 기존의 배열의 내용을 복사하여 저장해야 한다.

• 더 큰 공간을 가진 배열을 새로 만들고 기존의 배열의 내용을 새로 만든 배열에 복사하는 방법으로 저장하여 확장 해야한다.
• 이러한 작업을 추가로 하는 것은 바람직하지 못하다. 처음부터 배열의 길이름 적절히 잡는것이 바람직한 방법이다.

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반복문 for 을 사용한 복사

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

int[] arr1 = new int[arr1.length * 2]; // 기존 배열보다 길이가긴 새로운 배열을 생성

// 반복문을 사용하여 복사
for(int i = 0 ; i < arr.length ; i++) { // arr1의 길이만큼 반복문 실행	
	arr1[i] = arr[i];	// 기존 arr배열의 요소의 값을 새로운 arr1배열에 저장한다.
}
arr = arr1; 
// 기존의 배열의 주소를 가진 참조변수 arr에 복사가 완료된 arr1에 저장된 배열의 주소를 저장.

• 배열은 참조 변수를 통해서만 접근이 가능하기 때문에 참조 변수가 없는 배열은 jvm의 가비지 컬렉터에 의해 제거된다.(기존의 arr에 저장된 [1, 2, 3, 4, 5] 배열은 제거된다.)

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Arrays.copyOf() 메서드나 System.arraycopy()메서드를 사용한 복사

• Arrays.copyOf

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

int[] arr1 = new int[arr1.length * 2]; // 기존 배열보다 길이가 긴 새로운 배열을 생성

 arr1 = Arrays.copyOf(arr, arr.length); //Arrays.copyOf(복사할 배열, 복사할 요소의 개수)
 // arr 배열을 배열의 첫 요소부터 arr의 길이만큼의 요소를 복사한뒤 배열을 생성하여 arr1에 저장한다.
 //Arrays.copyOfRange(복사할 배열, 시작 요소 위치, 끝나는 요소 위치)를 사용하면 원하는 범위의 요소를 복사할 수 있다.
 //범위를 넘어간다면 기본 값으로 채운다

•  System.arraycopy()

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};

int[] arr1 = new int[arr1.length * 2]; // 기존 배열보다 길이가 긴 새로운 배열을 생성

System.arraycopy(arr, 0, arr1, 0, arr.length); 
 // System.arraycopy(복사할 배열, 복사 시작 요소 위치, 저장할 배열, 복사된 요소가 저장 시작 위치, 복사할 요소 개수);

• 배열의 크기는 기존 배열의 2배가 바람직하며 크게 잡으면 메모리 낭비가 발생할 수 있다.

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배열의 비교

• 배열을 비교하기 위해 자바는 Arrays.equals() 메소드를 제공한다.

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int[] arr1 = {1, 2, 3, 4, 6};

System.out.println(Arrays.equals(arr, arr1)); //다르기 때문에 false가 출력된다.

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배열의 정렬

• 배열을 정렬하기 위해 자바는 Arrays.sort() 메서드를 제공한다.

int[] arr = {1, 2, 3, 5, 4};
Arrays.sort(arr) // arr 배열을 오른 차순으로 정렬시킨다.
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 3, 4, 5]

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배열의 초기화

배열의 각 요소에 처음으로 값을 저장하는 것을 말하며 배열은 초기화 하지 않으면 기본값으로 자동 초기화가 된다.

• 기본타입의 배열은 각 배열의 요소가 기본값을 가지고 있지만 참조타입의 배열은 기본 값이 null이다.

자료형	기본값
boolean	false
char	‘\u0000’
byte, short, int	0
long	0L
float	0.0f
double	0.0d / 0.0
참조형	null

int[] score = new int[5] // int타입의 값 5개를 저장할 수 있는 배열 생성

score[1] = 3;

System.out.println(score[0]); //0이 출력, int는 초기 값이 0이기 때문이다.

System.out.println(score[1]); //1이 출력된다.

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배열의 초기화 방법

int[] score = new int[] {1,2,3,4,5}; // 배열의 선언과 생성 및 초기화를 동시에

int[] score = {1,2,3,4,5}; // new int[]는 생략이 가능하다. (주로 사용된다.)



int[] score; // 선언

score = {1,3,5,7,9}; // new int[]를 생략하여 나누어 작성 시 에러가 발생

score = new int[] {1,3,5,7,9}; // new int[]를 추기하면 에러가 발생하지 않는다.

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배열의 출력

배열의 내용을 출력해 확인해 보고자 System.out.println()을 사용하여 참조변수를 출력해 보면 의도와는 다른 값이 나온다.

• 이 값은 배열이 저장되어 있는 메모리의 주소를 뜻한다.

int[] arr = {1,2,3,4,5};

System.out.println(arr); // [I@1ee0005

// [ : 배열을 의미

// i : int(자료형)을 의미

// @1ee0005 : 주소

• 실제 값을 출력하려면 for문을 이용해 각 요소들을 하나씩 출력해 주거나 Arrays.toString()메서드를 사용하여 배열을 문자열 형식으로 만들어 출력해야 한다.

int[] arr = {1,2,3,4,5};

// 반복문 for문을 이용해 각 요소들을 하나씩 출력시
// 1
// 2
// 3
// 4
// 5
for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}

// Arrays.toString() 메서드를 사용하여 문자열 형식으로 출력
// [1, 2, 3, 4, 5]
System.out.println(Arrays.toString(arr));

• char(문자)형 배열은 예외적으로 print와 println을 사용하여 배열에 저장된 모든 문자를 출력할 수 있다.

char[] arr1 = {'1','2','3','4','5'};

System.out.println(arr1);

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2차원 배열

• 2차원 배열은 테이블 형태의 데이터를 저장하기 위한 배열이다. 

	국어	수학	영어
1	100	100	100
2	20	100	95
3	50	80	90
4	80	60	100

• 배열의 요소로 또 다른 1차원 배열을 가지는 배열을 의미 하며 1차원 배열의 배열로 불린다. 1차원 배열 여러개의 참조변수를 또다른 배열로 묶은 것이다.
• 2차원 이상의 배열을 의미하는 다차원 배열은 2차원 배열은 요소로 1차원 배열을 가지는 배열, 3차원 배열은 요소로 2차원 배열을, 4차원 배열은 요소로 4차원 배열을 가지는 것 처럼 기존 차원을 요소로 가지는 배열을 의미한다.

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2차원 배열 생성

• 기존의 1차원 배열에 대괄호를 한번 더 추가하여 생성할 수 있다.

// 자료형 [][] arr = new 자료형[행][열]
int [][] arr = new int[4][3] // 4행 3열의 2차원 배열 arr을 생성

• 첫 대괄호 : 행의 길이
• 두번쨰 대괄호 : 열의 길이

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2차원 배열의 초기화

	int [][] arr = new int[][]{ {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };
	int[][] arr = 	{ //new int[][]를 생략하여 작성, 직관적으로 작성
			// 생성과 초기화를 동시에
			{1, 2, 3},
			{4, 5, 6, 8} // 길이가 다를 수 있다. 이름 '가변 배열'이라 부른다
			}

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2차원 배열의 출력

• 2차원 배열의 실제 값을 출력하려면 1차원 배열과 마찬가지로 for문을 이용해 각 요소들을 하나씩 출력해 주거나 Arrays.deeptoString()메서드를 사용하여 배열을 문자열 형식으로 만들어 출력해야 한다.

int[][] arr = { 
				{1, 2, 3},
				{4, 5, 6, 8}
				};
                
for(int i = 0; i < arr.length; i++) { 행의 요소들 전체
	for(int j = 0; j < arr[i].length; j++) {각 행의 요소(열)을 하나씩 출력
		System.out.print(arr[i][j]);
	}
	System.out.println();
}
//123
//4568


// Arrays.deepToString() 메서드를 사용하여 문자열 형식으로 출력
// [[1, 2, 3], [4, 5, 6, 8]]
System.out.println(Arrays.toString(arr));

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2차원 배열의 비교

2차원 배열을 비교하기 위해 자바는 Arrays.deepEquals() 메소드를 제공한다.

int[][] arr = 	{
				{1, 2},
				{3, 4, 5}
				};
int[][] arr1 = 	{
				{1, 2},
				{3, 4, 6}
				};

System.out.println(Arrays.deepEquals(arr, arr1)); //다르기 때문에 false가 출력된다.