자료구조 실습 코드: 희소행렬, 다항식, 연결리스트, 스택

문서 내 토픽

1. 희소 행렬(Sparse Matrix)

희소 행렬은 대부분의 원소가 0인 행렬을 효율적으로 표현하기 위한 자료구조입니다. 제시된 코드에서는 term 구조체를 사용하여 0이 아닌 원소만 저장합니다. smTranspose 함수는 행렬을 전치하고, smPrint 함수는 행렬을 출력하며, smAdd 함수는 두 희소 행렬을 더합니다. 각 원소는 행(row), 열(col), 값(value)으로 구성되어 메모리를 절약합니다.
2. 다항식 표현 및 연산

다항식은 배열 또는 연결리스트로 표현할 수 있습니다. 배열 기반 구현에서는 polynomial 구조체로 차수와 계수를 저장하고, addPoly 함수로 덧셈, multTerm 함수로 항 곱셈, multPoly 함수로 다항식 곱셈을 수행합니다. 연결리스트 기반 구현에서는 ListNode로 계수와 지수를 저장하여 동적 메모리 할당으로 유연성을 제공합니다.
3. 연결 리스트(Linked List)

연결 리스트는 노드들이 포인터로 연결된 동적 자료구조입니다. 제시된 코드에서 ListNode는 데이터와 다음 노드를 가리키는 link 포인터를 포함합니다. insertFirstNode, insertMiddleNode, insertLastNode 함수로 노드를 삽입하고, printList 함수로 리스트를 출력합니다. 메모리를 동적으로 할당하여 크기 제한이 없습니다.
4. 스택(Stack)과 후위 표기법

스택은 LIFO(Last In First Out) 원칙을 따르는 자료구조입니다. 제시된 코드에서 stackNode 구조체로 구현되며, push 함수로 원소를 삽입, pop 함수로 삭제합니다. evalPostfix 함수는 후위 표기법 수식을 계산하는데, 피연산자는 스택에 push하고 연산자를 만나면 pop하여 연산을 수행합니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 희소 행렬(Sparse Matrix)

희소 행렬은 대부분의 원소가 0인 행렬을 효율적으로 표현하는 중요한 자료구조입니다. 전체 행렬을 저장하면 메모리 낭비가 심하므로, 0이 아닌 원소만 저장하는 방식이 매우 실용적입니다. 좌표 형식이나 압축 행 저장 형식 등 다양한 표현 방법이 있으며, 각각의 장단점을 상황에 맞게 선택해야 합니다. 특히 과학 계산, 그래프 표현, 머신러닝 등 실제 응용 분야에서 매우 유용하게 활용됩니다. 희소 행렬의 효율적인 처리는 대규모 데이터 처리에서 성능 최적화의 핵심 요소입니다.
2. 다항식 표현 및 연산

다항식은 배열이나 연결 리스트로 표현할 수 있으며, 각 표현 방식은 서로 다른 장점을 가집니다. 배열 표현은 접근이 빠르지만 희소 다항식에서 메모리 낭비가 발생하고, 연결 리스트 표현은 유연하지만 접근 속도가 느립니다. 다항식의 덧셈, 뺄셈, 곱셈 연산은 계수를 효율적으로 관리하는 것이 중요합니다. 특히 고차 다항식의 곱셈은 시간 복잡도가 높아지므로 최적화된 알고리즘이 필요합니다. 수치 해석, 신호 처리 등 다양한 분야에서 다항식 연산의 효율성이 중요합니다.
3. 연결 리스트(Linked List)

연결 리스트는 동적 메모리 할당을 통해 유연한 크기 조정이 가능한 선형 자료구조입니다. 배열과 달리 삽입과 삭제가 효율적이며, 메모리를 필요한 만큼만 사용할 수 있습니다. 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트, 원형 연결 리스트 등 다양한 변형이 있으며, 각각 특정 상황에 최적화되어 있습니다. 다만 임의 접근이 불가능하고 추가 메모리(포인터)가 필요하다는 단점이 있습니다. 스택, 큐, 그래프 등 다른 자료구조의 기반이 되며, 메모리 효율성이 중요한 상황에서 매우 유용합니다.
4. 스택(Stack)과 후위 표기법

스택은 LIFO(Last In First Out) 원칙을 따르는 기본적이면서도 강력한 자료구조입니다. 함수 호출, 괄호 검사, 깊이 우선 탐색 등 다양한 응용에 사용됩니다. 후위 표기법(역폴란드 표기법)은 중위 표기법의 연산자 우선순위 문제를 해결하며, 스택을 이용한 계산이 매우 효율적입니다. 중위 표기식을 후위 표기식으로 변환하는 과정에서 스택의 중요성이 두드러집니다. 컴파일러 설계, 계산기 구현 등에서 필수적인 개념이며, 스택과 후위 표기법의 조합은 수식 평가의 표준적인 방법입니다.