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자료구조 출석수업과제물

1-1. 자료구조와 자료와 정보의 개념‘자료’와 ‘정보’는 사회적인 관점에서 유사한 의미로 쓰입니다. 자료와 정보를 검색하면 각각의 단어 뜻에 자료는 정보로 비유되고, 정보는 자료라고 명명하고 있습니다.그러나 자료구조의 관점에서나 컴퓨터 프로그래밍 관점에서 봤을 때에는 엄연히 다른 의미를 가진 개념입니다. 정보는 어떠한 상황이나 현상에 대해 적절한 의사결정을 하게 하는 도움이 되는 지식, 해석이며 영어로는 Informaition이라고 말합니다. 반면 자료는 연구나 조사 혹은 관찰이나 측정을 통해 수집된 값 혹은 사실을 뜻합니다. 영어로는 Data라고 일컫습니다. 즉 연구,조사,관찰,측정을 통해 수집된 값이나 혹은 사실을 분석한 후에 어떠한 특정 영역이나 실생활에 도움이 될 수 있게 혹은 해석이 가능하도록 가동된 형태가 정보라고 말할 수 있습니다. Big data의 경우에도 ‘비정형 형태의, 계속해서 쌓이며, 다양한 혹은 대량의 데이터’들을 말하며, 그것을 분석, 분류, 가공하며 노이즈를 처리하는 전처리 시키는 과정이 반드시 필요하다.라고 말하는 것은 자료와 정보가 상이한 개념이기 때문입니다.빠르게 변화하고 있는 현대사회에서 자료는 계속해서 쌓이며 실시간으로 변화합니다. 또한 글자 요소만이 아닌 이미지, 음성 등 여러 형태로 Data의미가 확장되었습니다. 이에 이러한 데이터를 분석하고, 분류하며 가공하는 과정에서 ‘추상화’는 반드시 필요합니다. 추상화란 시스템 내에 관계하는 공통적인 부분이나 개념을 찾아내고 이를 간결하고 이해하기 쉽게 하는 구조화 하는 작업입니다. 이 과정을 통해 관계성이 없어 보이는 곳에서 같은 종류의 다양한 객체를 재정의하게 되며 이 기법으로 새로운 논리구조가 형성되기도 합니다. 추상화를 통해 자료 간 논리성을 구조화시키고 하나의 체계로 재구성하는 것을 자료구조라고 말합니다. 복잡해지는 자료 간 관계에서 간결하고 직관적으로 이해할 수 있도록 구조화 하는 컴퓨터의 논리적 구조를 알고리즘이라고 합니다. 즉, 자료구조를 기반으로 알고리즘이 구축되계성이 분석되어져 수많은 정보를 구조화하여 이해하기 쉽도록 하는 것이 자료구조의 핵심이라고 할 수 있습니다.1-2. 실생활의 사례빅데이터를 활용하여 공공재로써 성공적으로 운영하고 있는 서울시 공공자전거 서비스 따릉이의 경우, 친환경 교통수단이라는 슬로건을 들고와 공공서비스의 혁신을 줄 것이라 예상했지만 기대와는 달리 다른 양상을 보였습니다. 이용자 계층이 청년층인 20대에 국한되었으며, 정작 사람들이 많이 사용하는 곳에는 공급이 부족하고 수요가 적은 곳에는 방치되고 있어 불량률이 높아지는 등의 여러 문제가 대두되었습니다.이에 서울시에서는 따릉이에 대한 대량의 Data를 수집하고 여러 요인들은 분류하고 객체화 시키며 다양한 관점에서 정보화 시켰습니다. 따릉이의 주 이용지점, 평균 이용거리, 주 사용계층, 사용자의 특징이나 불편요소 뿐만 아니라 지리나 환경적 요소 등 다양한 자료를 분석하고 문제점을 발견하여 전반적인 시스템을 개선하고자 하였습니다. 데이터를 가공하여 정보화하며 따릉이의 문제점을 해결하고자 여러 행정 시스템을 도입하였는데, 주 이용지점에 더 많은 공유자전거를 배치하고, 거치지점을 밝고 깨끗한 곳으로 개선하여 ‘깨진 유리창 이론’을 따르지 않고 좋은 상태로 유지할 수 있도록 환경을 조성하였습니다. 또한 자전거 도로의 부족성을 발견하고 자전거와 보행자 겸용도로를 신설하고, 서울시 내 자전거도로를 만들어 자전거 사용률을 높였습니다. 또한 사고위험성이 높은 지역은 배제시키는 등 인프라 개선에도 힘을 썼습니다. 시민 인식조사를 통해 회원가입 절차가 어려워 이용률이 낮은 중,장년층의 어려움을 발견하여 기존 회원제에 불과했던 것에서 비회원 이용도 가능하도록 행정시스템을 확대하였으며 웹 결제가 아닌 어플을 통해 보다 다양한 계층의 사람들이 이용을 할 수 있게끔 변모시켰습니다. 따릉이의 성공으로 경기도를 비롯하여 여러 지자체에서는 공유자전거 사업을 실시하고 있으며 실제로 공유자전거가 활성화 되면서 교통체증이 심한 지역에서 교통체증 완화와 탄소배출량 저감에도 기여되는리즘화 하여, 이용자의 계층이나 이용지점의 특징을 구조화 하였고 서울시의 알고리즘을 다른 지자체에서도 참고하여 실제 도입과 제도형성, 주 사용계층과 시민들의 니즈 분석 및 인프라 개선에 활용하고 있습니다..2-1. 행 우선 저장과 열 우선 저장1차원 배열을 확장시킨 개념이 2차원 배열입니다. 쉽게말해 1차원 배열들을 쌓아놓은 것이 2차원 배열이라고 할 수 있습니다. 2차원 배열은 2가지로 나뉘어지는데, 1차원의 배열들을 행의 단위로 켭켭이 쌓아놓은 방식인 ‘행 우선 배열’과 열의 단위로 구성된 1차원 배열들을 모아놓은 ‘열 우선 배열’이 있습니다. 배열 방식은 다를 수 있으나 2차원 배열의 형태는 동일합니다. 그러나 이를 메모리 영역에 할당시킬 때에는 1차원 배열의 형태처럼 주소값이 배정됩니다. 이에 저장 방식이 다시 2가지로 나뉘어집니다.행 우선 저장은 2차원 배열을 행 단위의 1차원 배열 형태로 할당하여 순차적으로 저장하는 것입니다. 이는 가로를 기준으로 쌓아진 1차원 배열들의 묶음인 2차원 배열의 메모리 할당방식이라고 말 할 수 있습니다. 배열을 가로의 1차원 배열들로 단위화 하고, 순차적으로 메모리 영역에 할당하여 저장하는 것입니다. 해당 행의 모든 원소가 index에 따라 차례대로 저장되었다면, 그 다음 행의 원소를 순차적으로 메모리의 할당시킨 후 저장합니다.반면 열 우선 저장은 2차원 배열을 행이 아닌 열 단위로 할당한 1차원 배열형태를 순차적으로 저장하는 방식이라 말할 수 있습니다. 즉, 세로의 1차원 배열들의 묶음인 2차원 배열의 메모리 할당방식입니다. 배열을 세로의 1차원 배열들로 단위화 하고 각 index에 맞게 하나의 열이 온전히 저장되었다면, 그 다음 열의 원소를 순서에 맞게 메모리에 할당시키고 저장하는 구조입니다.2-2. 메모리 할당 표현 (행 우선 저장)행 우선 저장은 2차원 행렬을 가로(행)를 기준으로 각각의 1차원 배열단위로 할당하여, 그 원소 값을 인덱스 순서에 맞게 순차적으로 저장합니다. 메모리 할당을 자세하게 표현한 것은 아래리 영역으로 할당되어 저장되면 바로 그 다음 행 순으로 이어집니다. 행 우선 저장방식은 메모리 주소에 A[0][0], A[0][1], … , A[0][4]의 원소값을 순서대로 저장되는 것입니다. 0행의 원소값이 메모리에 모두 저장되면 그 다음 행으로 구성되어 있는 A[1][0], A[1][1], … , A[1][4]의 원소값이 메모리 공간으로 순서대로 저장되며 가장 끝의 원소가 저장될 때까지 항상 행을 기준으로 묶여져 저장하는 과정을 밟습니다.2차원 배열행렬의 행 우선 할당행/열index[0][1][2][3][4]순서[0]004101[1]020002[2]500003[3]002034[4]400005행/열index저장된원소 값우선할당 순서행(index)[0][0]00행[0][1]0[0][2]4[0][3]1[0][4]0[1][0]01행[1][1]2………[4][0]44행[4][1]0[4][2]0[4][3]0[4][4]02-3. 희소행렬 표현희소행렬은 행렬 내 대부분의 값들이 ‘0’ 인 경우를 말합니다. 이는 한정된 메모리 에 불필요한 원소들이 자리를 차지하여 메모리 효율성을 떨어트리는 문제를 야기시킬 수 있습니다. 제시된 배열 A를 2차원 배열로 표현했을 때 유의미한 값 7개를 제외한 값들이 전부 0이며, 25개의 자리에 7개를 제외한 18개의 자리를 무의미한 원소들이 차지하게 됩니다. 이는 저장공간의 낭비를 초래합니다. 배열 A의 경우 단순히 5x5로 구성되어 있지만, 5000x5000와 같이 크기가 큰 배열이라고 가정했을 때에 배열 크기가 커지는 것과 비례하여 무의미한 원소값들도 증가하고 이는 연산과정에서 불필요한 시간소요와 메모리의 낭비를 만듭니다.이에 개발자 생각 내부에 있는 정보를 추상화시키는 과정에서, 한번 더 추상화하는 과정을 거치는 등의 메모리의 낭비를 막는 방법이 필요합니다. 즉, 유의미한 원소들의 값과 각각의 위치를 표현하는 행렬을 만드는 것입니다. 그 과정은 아래와 같습니다.. 일반적 배열표현. 효율적 배열표현[0][1][2][3][4][5][1]31[3]112[4]205[5]322[6]343[7]404제시된 배열 A를 각각의 인덱스 자리에 맞추어 표현된 표 . 일반적인 배열표현은 대부분의 원소가 0인 희소행렬이라고 말할 수 있습니다. 이를 표 . 효율적 배열표현처럼 유의미한 값들의 행과 열, 값들의 정보만을 담은 2차원 배열로 표현할 수 있습니다. 희소행렬의 크기를 쓰고, 값에는 총 개수를 적시한 후 이후 특정 값의 행과 열의 인덱스값, 원소의 값들을 적시하면 연산에 필요한 값만 사용할 수 있는 등 연산과정의 효율성을 높입니다.3-1. 후위식후위 표기법은 연산자를 피연산자 기준으로 가장 우측으로 옮겨 처음에는 피연산자를 표기하고 연산자를 나중에 표현하는 기법입니다. 후위 표기법의 프로세스는 첫째, 계산하기 쉽게 중위 표기법으로 표기된 수식을 연산자 우선순위에 맞게 괄호화 시켜줍니다. 둘째, 괄호화 한 수식을 연산순서에 맞게 순차적으로 변환합니다. 이 때에, 연산자를 계산 뭉치의 바로 뒤인 오른쪽으로 이동시킵니다. 셋째, 후위식으로 변환된 계산 뭉치는 하나의 피연산자로 인식하며 두 번째 프로세스를 반복합니다. 마지막으로 모든 계산 뭉치가 후위 표기법으로 표기되었다면, 괄호를 모두 제거합니다. 제시된 수식을 후위 표기법의 프로세스에 따라 변환하는 과정은 아래와 같습니다.순서과정전체수식0제시된 수식2*3+4+5*61연산자 우선순위에 따라 괄호화( ( (2*3) +4 ) + (5*6) )2첫 번째 순서 연산자 변환( ( (23*) +4 ) + (5*6) )3두 번째 순서 연산자 변환( ( (23*) +4 ) + (56*) )4세 번째 순서 연산자 변환( ((23*)4+) + (56*) )5마지막 순서 연산자 변환( ((23*)4+)(56*)+) )6괄호 삭제23*4+56*+3-2. 전위식Polish Notation이라고 불리는 전위 표기법은 후위 표기법과 다르게 연산자를 피연산자 기준으로 맨 좌측으로 옮겨 처음에는 연산자를 표기하고 이후 피연산자를 표현하는 기법입니다. 전위 표기법의 프로세스는 위에 설명한 .

공학/기술| 2021.10.12| 6페이지| 10,000원| 조회(362)

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