컴퓨터로 어떤 문제를 해결하기 위해 필요한 자료들을 효율적으로 관리하고 구조화시키기 위한 학문 '자료구조'. 이 책은 자료구조를 보다 명확하게 배울 수 있도록 구성되어 있다. 각 장에서는 먼저 쉬운 그림을 통해 각 자료구조의 개념을 이해하고, 추상 자료형을 생각해 본다. 다음으로 그림과 유사코드를 통해 자료구조의 동작을 이해한 후 최종적으로 C언어로 구현하는 방법을 학습하도록 하였다.
CHAPTER 01 자료구조와 알고리즘
1.1 자료구조
자료구조의 분류
1.2 알고리즘
프로그램 = 자료구조 + 알고리즘
알고리즘 기술 방법
1.3 추상 자료형
추상화란?
추상 자료형이란?
1.4 알고리즘의 성능 분석
실행시간 측정방법
알고리즘의 복잡도 분석방법
시간 복잡도 함수
빅오표기법
빅오표기법 이외의 표기법
최선, 평균, 최악의 경우
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 02 배열과 구조체
2.1 대용량 자료의 처리
2.2 배열
1차원 배열
2차원 배열
함수의 매개변수로서의 배열
2.3 구조체
구조체의 정의와 선언
구조체의 연산
구조체를 포함하는 구조체와 구조체 배열
구조체와 함수
2.4 배열과 구조체의 응용: 다항식 프로그램
다항식의 표현
다항식의 구현
다항식 입력 함수 read_poly()
두 다항식 합 add_poly()
전체 프로그램
희소 다항식의 표현
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 03 스택
3.1 스택이란?
스택의 추상 자료형
스택의 활용
스택의 구현 방법
3.2 배열을 이용한 스택
공백상태와 포화 상태 검사
삽입 연산
삭제 연산
...3.3 스택의 구현: int 스택
3.4 스택의 구현: 구조체를 저장하는 스택
3.5 괄호 검사
3.6 후위 표기 수식의 계산
3.7 중위 표기 수식의 후위 표기 변환
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 04 큐
4.1 큐란?
큐의 추상 자료형
큐의 활용
4.2 배열을 이용한 큐
선형 큐
원형 큐
4.3 원형 큐의 구현
4.4 덱이란?
덱의 추상 자료형
배열을 이용한 원형 덱
4.5 덱의 구현
4.6 큐의 응용: 은행 시뮬레이션
4.7 덱의 응용: 미로 탐색 프로그램
4.8 전역 변수와 객체지향 프로그래밍
C++ 클래스를 이용한 원형큐 구현
C언어의 구조체를 이용한 원형큐 구현
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 05 포인터와 연결리스트
5.1 포인터
포인터 선언
포인터의 활용
포인터 연산
포인터와 배열
포인터와 구조체
자체 참조 구조체
포인터 사용시 주의점
5.2 동적 메모리 할당
동적 메모리 할당 라이브러리 함수
포인터와 동적 메모리 할당
5.3 연결 리스트
연결리스트의 구조
연결 리스트의 특징
연결리스트의 종류
5.4 포인터의 응용: 연결리스트로 구현한 스택
연결된 스택의 구조
연결된 스택의 연산
5.5 포인터의 응용: 연결리스트로 구현한 큐
연결된 큐의 구조
연결된 큐의 연산
구조체 항목에 대한 연결된 큐 구현: 학생정보 큐
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 06 리스트
6.1 리스트란?
리스트의 추상 자료형
6.2 배열로 구현한 리스트
리스트의 구조
리스트의 연산
6.3 연결 리스트로 구현된 리스트
리스트의 구조
단순한 연산들
삽입연산
삭제연산
헤드 포인터와 헤드 노드
6.4 다양한 형태의 연결 리스트
원형 연결 리스트(circular linked list)
이중 연결 리스트(doubly linked list)
6.5 연결 리스트의 응용: 라인 편집기
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 07 순환
7.1 순환의 소개
순환이란?
순환호출의 내부적인 구현
7.2 순환 알고리즘의 구조
순환↔반복
분할정복(divide and conquer)
순환 알고리즘의 성능
7.3 거듭제곱값 계산
7.4 피보나치수열의 계산
7.5 순환의 응용: 하노이탑
7.6 순환의 응용: 미로 탐색
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 08 트리
8.1 트리의 개념
트리의 용어들
트리의 종류
8.2 이진트리
이진트리의 성질
이진트리의 분류
이진트리의 추상 자료형
8.3 이진트리의 표현
배열 표현법
링크 표현법
8.4 링크 표현법을 이용한 이진트리의 구현
8.5 이진트리의 순회
전위 순회(preorder)
중위 순회(inorder)
후위 순회
레벨 순회
8.6 이진트리 연산
노드 개수 구하기
단말 노드 개수 구하기
트리의 높이 구하기
8.7 이진트리 응용
수식 트리
폴더 용량 계산
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 09 이진탐색트리
9.1 이진탐색트리
이진탐색트리의 정의
9.2 이진탐색트리의 연산
탐색 연산
삽입 연산
삭제 연산
9.3 이진탐색트리의 성능 분석
9.4 심화 학습: 균형 이진탐색트리
AVL 트리란?
AVL 트리의 삽입 연산
9.5 이진탐색트리의 응용: 나의 단어장
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 10 우선순위 큐
10.1 우선순위 큐
우선순위 큐 추상 자료형
10.2 우선순위 큐의 구현 방법
정렬되지 않은 배열을 사용하는 방법
정렬된 배열을 사용하는 방법
연결 리스트를 사용하는 방법
힙을 사용하는 방법
10.3 힙(Heap)
힙의 표현 방법
배열을 이용한 힙의 구조
10.4 힙의 연산
삽입 연산
삭제 연산
힙의 복잡도 분석
10.5 힙의 응용: 힙 정렬
10.6 힙의 응용: 허프만 코드
허프만 코드 생성 방법
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 11 그래프
11.1 그래프란?
그래프의 역사
그래프의 종류
그래프의 용어
그래프의 추상 자료형
11.2 인접 행렬을 이용한 그래프의 표현
인접 행렬을 이용한 그래프의 구현
11.3 인접 리스트를 이용한 그래프의 표현
인접 리스트를 이용한 그래프의 구현
11.4 그래프의 탐색
깊이 우선 탐색
너비 우선 탐색
11.5 연결 성분 검사
11.6 신장 트리
11.7 위상 정렬
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 12 가중치 그래프
12.1 가중치 그래프란?
12.2 가중치 그래프의 표현
인접 행렬을 이용한 가중치 그래프의 구현
12.3 최소비용 신장트리
Kruskal의 MST 알고리즘
Prim의 MST 알고리즘
12.4 최단 경로
Dijkstra의 최단 경로 알고리즘
Floyd의 최단 경로 알고리즘
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 13 정렬
13.1 정렬이란?
정렬 알고리즘의 분류
13.2 선택 정렬
13.3 삽입 정렬
13.4 버블 정렬
13.5 함수 포인터를 사용한 정렬
13.6 셸 정렬
13.7 병합 정렬
13.8 퀵 정렬
13.9 힙 정렬
13.10 기수정렬
13.11 정렬 알고리즘의 비교
연습문제
프로그래밍 프로젝트
CHAPTER 14 탐색
14.1 탐색이란?
맵 이란?
14.2 정렬되지 않은 배열에서의 탐색
순차 탐색
14.3 정렬된 배열에서의 탐색
이진 탐색
색인 순차 탐색
보간 탐색
14.4 해싱을 이용한 탐색
14.5 해시 함수
14.6 해싱의 오버플로 처리 방법
선형 조사법
체이닝
해싱의 성능 분석
해싱과 다른 탐색 방법의 비교
연습문제
프로그래밍 프로젝트
머리말
자료 구조(data structure)는 컴퓨터로 어떤 문제를 해결하기 위해 필요한 자료들을 효율적으로 관리하고 구조화시키기 위한 학문으로 전산학이나 컴퓨터공학 분야에서 매우 중요하고 기초적인 과목이다. 그러나 활용을 위해서는 개념의 이해와 함께 프로그래밍 언어를 이용한 구현 능력이 필수적으로 요구되기 때문에 학생들이 상당히 어려워하는 교과목이기도 하다. 이 책을 저술하면서 역점을 두었던 몇 가지는 다음과 같다.
쉬운 자료구조 책을 만들고자 하였다. 각 장에서는 먼저 쉬운 그림을 통해 각 자료구조의 개념을 이해하고, 추상 자료형을 생각해 본다. 다음으로 그림과 유사코드를 통해 자료구조의 동작을 이해한 후 최종적으로 C언어로 구현하는 방법을 학습하도록 하였다.
특히 가장 쉬운 코드로 자료구조를 설명하고자 복잡한 구조체와 함수의 매개변수와 반환형은 초보자들이 자료구조의 핵심 기능을 이해하는데 방해가 된다. 따라서 이 책에서는 최대한 독자들이 자료구조의 핵심 기능에 집중할 수 있도록 데이터 표현에 전역 변수를 사용하였다. 이를 통해 함수의 형태가 단순해지고, 추가적인 구조체가 필요 없이 자료구조를 더 쉽게 이해할 수 있도록 하였다.
사실 프로그램에서 전역변수를 무절제하게 사용하는 것은 좋지 않다. 전역변수는 함수들 사이에 관련성을 만들어 모듈화 된 프로그래밍을 방해할 수 있기 때문이다. 이 책에서는 전역 변수를 무절제하게 사용하지 않는다. 책에서 제시된 코드들은 C++이나 Java와 같은 객체지향 언어의 클래스로 간단하게 변경할 수 있도록 작성되었다. 전역 변수들은 모두 각 자료구조의 핵심 멤버 변수가 된다. 이러한 내용은 4장에서 예제와 함께 자세히 설명하였다.
결론적으로 이 책의 코드는 매우 쉽지만 의미가 크고, 클래스로 손쉽게 변경될 수 있다.
이 책에서는 최대한 완전한 소스 코드를 제공한다. 책에서 제시하는 대부분의 코드들은 main()함수를 포함하는 완전한 코드이므로 컴파일과 실행이 가능하다. 프로그램의 실제 실행 결과를 함께 제시하여 독자들이 쉽게 소스 코드의 동작을 확인하고 이해하며 활용할 수 있도록 하였다.
C언어를 공부해 본 독자라면 포인터가 어렵다는 것을 알 것이다. 이 책에서는 포인터와 연결 리스트를 5장에서 설명하고 있는데, 4장까지는 포인터를 잘 몰라도 충분히 학습할 수 있다. 저자는 포인터가 어렵지만 포인터의 개념이 명확하지 않더라도 우리가 구현할 수 있는 프로그램은 많다는 것을 강조하고 싶다.
각 장에서 학습해야할 내용의 분량을 가능하면 균일하게 배분하도록 구성하였다. 이를 위해 트리와 그래프는 각각 두 개의 장으로 나누었다. 또한 최대한 연관된 내용을 인접 장에 배치하였다.
이 책이 만들어지기까지 많은 도움이 있었다. 특히 적극적으로 지원해주신 생능출판사 여러분께 깊은 감사를 표한다. 아무쪼록 이 책이 자료구조를 공부하는 많은 이들에게 조금이라도 도움이 될 수 있다면 저자들에게는 큰 보람이 될 것이다.
2018년 1월
저자 일동
최영규 [저]
저자 최영규는 1989년 경북대학교 전자공학과 공학사
1991년 한국과학기술원 전기및전자공학과 공학석사
1995년 한국과학기술원 전기및전자공학과 공학박사
1995~1999년 LG산전연구소 선임연구원
1999년~현재 한국기술교육대학교 컴퓨터공학부 교수
2005, 2012년 미국 조지 워싱턴대, UTSA 방문 교수
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