Vectors and Arrays

Vectors and Arrays

Prof. Jung Guk Kim

HUFS,

[email protected]

RTDCS Lab.

목표

객체의 집합으로서 벡터의 사용에 친숙해진다 . 벡터의 원소에 접근하는 것과 벡터 크기를 재조정한다 . 벡터를 함수 인자로 사용한다 . 자주 쓰는 배열 알고리즘에 대해 배운다 . 일차원과 이차원 배열의 사용 방법을 배운다 .

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벡터를 이용한 데이터 아이템 집합 표현

모든 급여를 읽어서 리스트를 출력하는 프로그램을 가정하자 프로그램은 최고 급여액을 아래와 같이 표시한다 .

32000

54000

67500

29000

35000

80000

highest value => 115000

44500

100000

65000

최고 급여액을 찾기 위해서는 먼저 프로그램은 급여를 읽어야 한다 . 만약 회사에 10 명의 직원이 있다는 것을 알고 있다면 10 개의 변수

salary1, salary2, ... , salary10. 연속적인 변수를 만들어 사용하는 것은 실질적이지 못하다 .

직원이 100 명 이상일 수도 있기 때문이다 .

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벡터 (vector) 란 같은 타입의 데이터 아이템의 집합이다 . vector<double> salaries(10);

여기서 salaries 는 연속된 double 타입의 값을 저장한다 .

또 (10) 벡터의 값을 10 개 까지 저장한다는 것을 나타낸다 .

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벡터를 이용한 데이터 아이템 집합표현

구문 9.1 벡터 변수의 정의

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Salaries 속에 데이터를 넣으려면 벡터의 어느 칸에 넣는지를 명시해 주어야 한다 . 이를 위해 [] 연산자를 사용한다 .

salaries[4] = 35000; 그림의 숫자는 각 내부의 칸 를 나타내는 index 이다 . salaries 벡터 (vector) 는 double 타입의 값을 가진다 ,

따라서 salaries[4] 에는 오직 double 타입의 값만을 가질 수 있다 .

cout << salaries[4] << "\n";

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C++ 벡터의 칸은 0 부터 시작하게 번호가 붙여진다 .

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벡터 첨자

벡터에서 존재하지 않는 칸에 접근 ( 읽기 / 쓰기 ) 한다면 오류가 발생한다 . .

vector<double> staff(10);

cout << staff[10]; /* legal subscripts are 0 until 9 */ 만양 index 에러가 발생한다면 , 잘못된 위치에서 값을

접근 ( 읽기 / 쓰기 ) 한 경우가 발생한다 . 자주 발생하는 오류는 벡터의 크기를 명시하지 않을 경우

(no elements.)

vector<double> salaries; /* no size given */

salaries[0] = 35000;

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벡터 첨자

벡터의 크기는 size 함수를 이용하여 알아낼 수 있다 .

for(i = 0; i < v.size(); i++)

do something with v[i]; size 를 사용하는 것은 magic number 사용하는 것 보다

좋은 생각이다 . (see Quality Tip 2.3).

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벡터 첨자

push_back 함수는 벡터를 처음에는 빈 벡터를 만들고 직원이 추가될 때마다 벡터가 늘어나게 한다 .

vector<double> salaries;

. . .

double s;

cin >> s;

. . .

salaries.push_back(s);

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벡터 첨자

push_back 명령은 벡터의 크기를 틀려 한 원소를 벡터의 뒤에 추가한다 .

벡터에서 사용될 원소가 몇 개나 될지 미리 알 수 있다면 벡터를 정의할 때 크기를 명시하고 필요할 때 사용한다 .

또 다른 멤버 함수로 pop_back, 이 함수는 벡터의 마지막 원소를 없애고 크기를 하나 줄인다 .

salaries.pop_back(); /* Now salaries has size 9 */ ANSI 표준에서는 벡터와 관련해서 더 많은 유용한

함수를 정의하고 있다 . 그러나 이 책에서는 push_back 과 pop_back 만을 사용하기로 한다 .

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벡터 첨자 (salvect.cpp)

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벡터 첨자 (salvect.cpp)

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벡터 인자와 반환값 (Vector Parameters) 함수나 프로시저는 벡터를 인자로 갖게 되는 경우가 종종

있다 .

double average(vector<double> v)

{

if (v.size() == 0) return 0;

double sum = 0;

for (int i = 0; i < v.size(); i++)

sum = sum + v[i];

return sum / v.size();

}

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벡터 인자와 반환값 (Vector Parameters) 벡터는 passed by value or by reference Pass by reference 를 사용한다면 벡터에 있는

개별원소는 변경될 것이다 .

void raise_by_percent(vector<double>& v, double p)

{

for (int i = 0; i < v.size(); i++)

v[i] =v[i] * (1 + p / 100);

}

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벡터 인자와 반환값 (Return Values)

함수는 벡터를 반환할 수 있다 . 이 함수는 특정 범위의 값을 포함하는 집합을 돌려준다

vector<double> between(vector<double> v, double low, double high) { vector<double> result; for (int i = 0; i < v.size(); i++) if (low <= v[i] && v[i] <= high) result.push_back(v[i]); return result;}

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벡터 인자와 반환값 (Return Values)

이 함수는 범위에 포함되는 값의 위치 (index) 값의 집합을 돌려준다 . vector<int> find_all_between(vector<double> v, double low, double high) { vector<int> pos; for (int i = 0; i < v.size(); i++) { if (low <= v[i] && v[i] <= high) pos.push_back(i); } return pos; }

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벡터 인자와 반환값 (matches.cpp)

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벡터 인자와 반환값 (matches.cpp)

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원소의 삭제와 삽입

어떻게 벡터의 한 원소를 삭제할 것인가 ? 만약 벡터 속에서 삭제하려는 원소가 특별한 순서에 따라

들어 있는 것이 아니라면 삭제는 간단하다 .

void erase(vector<string>& v, int pos){

int last_pos - v.size() - 1;

v[pos] = v[last_pos];

v.pop_back();

}

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void erase(vector<string>& v, int pos)

{

for (int i = pos; i < v.size() - 1; i++)

v[i] = v[i+1];

v.pop_back();

}

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원소를 삽입할 때 벡터의 중간에 삽입한다면 , 새로운 벡터의 원소를 벡터의 마지막에 추가한다 . 그리고 모든 원소를 추가하는 원소 아래로 이동한다 .

void insert(vector<string>& v int pos, string s)

{

int last = v.size() - 1;

v.push_back(v[last]);

for (int i = last; i > pos; i--)

v[i] = v[i - 1];

v[pos] = s;

}

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원소를 삽입 할 때는 벡터의 제일 끝 원소부터 삽입하려는 위치까지 차례로 올라가면서 옮긴다 .

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병렬 벡터

일련의 상품 데이터를 처리하고 , 상품 정보와 상품 가치( 점수 / 가격비 ) 가 가장 높은 상품을 표시해 보자

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병렬 벡터

동일 길이의 세개의 벡터를 생성 (names, price, scores) (See bestval1.cpp)

이러한 벡터를 parallel vectors 함께 작업하기 때문이다 .

각 slice - names[i], prices[i], scores[i] - 언제나 함께 처리된다 .

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병렬 벡터 (bestval1.cpp)

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병렬 벡터

대형 프로그램에서 병렬 벡터는 많은 문제를 발생 시킨다 . 각 벡터의 길이가 같은지 . 같은 위치의 원소에 들어가는 값들이 실제로 한곳에서

나온 값인지 모든 벡터의 같은 위치 원소를 처리하는 함수를

호출할 때 모든 벡터의 원소를 인자로 잡아 주어야 한다 .

같은 원소를 함께 묶어 그 것이 나타내는 의미 ( 개념 ) 을 찾는다 . 그 의미 ( 개념 ) 을 클래스로 만든다 .

병렬 벡터 집합에서의 집합은 한 벡터로 대치될 수 있다 .

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병렬 벡터

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배열 (array)

같은 타입의 원소를 모아 두는 두 번째 방법으로 배열(arrays) 이 있다 .

배열은 벡터에 비해 저수준의 추상화 개념으로 그만큼 사용하기 불편하다 . 배열은 크기 재조정이 불가능하다 .

벡터는 최근에 C++ 에 추가된 개념이고 , 예전의 많은 프로그램들이 배열을 사용하고 있다 .

배열은 벡터에 비해 빠르고 효율적이다 .

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배열 (array)

배열의 정의는 벡터의 정의와 유사하다 .

double salaries[10]; /* array */

/* compare to.... */

vector<double> salaries(10);

배열은 크기를 변경시킬 수 없다 . 배열의 크기는 반드시 컴파일 할 때 설정되어 있어야

한다 .

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배열 (array)

배열을 사용할 때는 프로그램에서 저장하게 될 최대 원소 수를 잘 예측하여야 한다 .

const int SALARIES_CAPACITY = 100;

double salaries[SALARIES_CAPACITY];

여기서 상수는 배열의 용량 (capacity) 을 나타낸다 .

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배열 (array) 얼마나 많은 원소가 사용되고 있는가를 알려면짝 변수 (companion

variable) 를 가지고 있어야 한다 . int salaries_size = 0; while (more && salaries_size < SALARIES_CAPACITY) {

cout << "Enter salary or 0 to quit: "; double x; cin >> x; if (cin.fail() || x == 0) more = false; else {

salaries[salaries_size] = x; salaries_size++;

} }

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배열 (array)

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배열 인자 (Array Parameters)

배열 인자를 갖는 함수를 만들 때는 비어 있는 괄호 [] 를 인자 이름 뒤에 오게 한다 .

double maximum(double a[], int a_size);

배열의 크기도 함수에 인자로 보낼 필요가 있다 . 배열에는 size() 와 같은 멤버 함수가 없기 때문에 함수에서 배열의 크기를 알 수 없다 .

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배열 인자 (Array Parameters)

다른 인자와는 달리 배열 인자는 항상 참조에 의한 전달passed by reference 로 보내진다 . void raise_by_percent(double s[], double s_size, double p) {

int i; for (i = 0; i < s_size; i++)

s[i] = s[i] * (1 + p / 100); }

배열 인자를 정의할 때는 & 부호를 사용하지 않는다 . 함수가 배열을 수정하지 않는다면 const 키워드를

추가하는 것이 좋다 . double maximum(const double a[], int a_size)

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배열 인자 (Array Parameters) 함수에서 배열에 원소를 추가하려면 , 함수에 배열 , 배열의

최대 크기 , 현재 크기 세개의 인자를 보내야 한다 . 현재의 크기는 함수가 수정할 수 있게 참조 인자로

전달되어야 한다 . void read_data(double a[], int a_capacity, int& a_size) {

a_size = 0; while (a_size < a_capacity) { double x; cin >> x; if (cin.fail()) return; a[a_size] = x; a_size++; }

}

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배열 인자 (Array Parameters) 배열이 함수의 반환 타입은 될 수 없다 .

함수에서 여러 값을 계산하려면 함수 호출 프로그램은 결과를 저장할 배열 인자를 함수에 보내야 한다 .

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배열 인자 (salarray.cpp)

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문자 배열 (Character Arrays)

C++ 에 string class 가 없었다 . 모든 문자열 처리는 char 타입의 배열을 이용하여

이루어 졌다 . 한 문자 상수는 다음과 같이 작은 따옴표 (single quotes)

로 표시한다 .

char input = 'y'; /* don't confuse with "y" */

문자열 (string) 을 저장하는 배열의 정의이다 .

char greeting[] = "Hello";

/* same as greeting[6] = "Hello"; */

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이 배열에는 '\0'(zero terminator) 라는 문자가 들어 있다 .

문자 배열 변수를 문자 배열 상수로 초기화 할 때는 문자 배열의 크기를 생략해도 된다 .

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표준 라이브러리의 문자열 함수에게는 종료표시 (zero terminators) 가 매우 중요하다 .

int strlen(const char s[])

{

int i = 0;

while (s[i] != '\0')

i++;

return i;

}

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이 종료표시 문자를 빼먹는 것은 아주 자주 발생하는 오류이다 .

문자배열을 선언할때 배열 길이에 추가되는 공간 ("extra space") 을 좀 더 확실히 표현하는 것이 도움이 된다 .

const int MYSTRING_MAXLENGTH = 4;

char mystring[MYSTRING_MAXLENGTH + 1];

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문자 배열 (append.cpp)

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일반적으로 문자 배열을 사용하지 않는 것이 가장 좋은 방법이다 . string 클래스가 더 안전하고 편리하다 .

때때로 string 클래스가 생기기 이전에 만들어진 함수를 사용하는 경우처럼 문자열 (string) 을 문자배열로 변환해야 할 때가 있다 .

정수로 이루어진 문자 배열을 정수 값으로 변환시켜준다 .

int atoi(const char s[]) c_str 멤버 함수 c_str 이용하면 문자열 (string) 를

문자배열로 변환할수 있다 .

string year = "1999";

int y = atoi(year.c_str());

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이차원 배열 (Two-Dimensional Arrays) 경우에 따라서는 숫자의 집합을 이차원으로 배치해야 할

때도 있다 . 이러한 배치를 값들의 행과 열이 있는 이차원 (two-

dimensional) 배열 (array) 또는 행렬 (matrix) 이라고 한다 .

C++ 에서는 이차원 배열에 저장하기 위해 두 개의 첨자(two subscripts) 가 있는 배열을 사용한다 .

const int BALANCE_ROWS = 11;

const int BALANCE_COLS = 6;

double balances[BALANCE_ROWS][BALANCE_COLS];

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이차원 배열 (Two-Dimensional Arrays) 이 차원 배열에서 특정 원소에 값을 저장하려면 두 개의

대괄호로 행과 열을 표시해 주어야 한다 .

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이차원 배열 (Two-Dimensional Arrays)

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이차원 배열 (Two-Dimensional Arrays) 이차원 배열을 함수의 인자로 전달할 때는 열의 개수를 상수로 인자

타입과 함께 명시해야 한다 . 행의 개수는 변수일수도 있다 .

void print_table(const double table[][BALANCE_COLS], int table_rows)

{

const int WIDTH = 10;

cout << fixed << setprecision(2);

for (int i = 0; i < table_rows; i++) {

for (int j = 0; j < BALANCES_COLS; j++)

cout << setw(WIDTH) << table[i][j]; cout << "\n";

}

}

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이차원 배열 (matrix.cpp)

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