Primitive Data Structure vs. Non-Primitive Data Structure
Primitive Data Structure
Primitive data structure는 프로그래밍 언어에 내장된 가장 단순하고 기본적인 데이터 타입이다.
이들은 단일 값을 표현하며, 더 이상 분해할 수 없는 가장 작은 단위의 데이터 구조이다.
주요 특징
- 단순성: 가장 기본적이고 이해하기 쉬운 데이터 타입이다.
- 고정 크기: 일반적으로 고정된 메모리 크기를 가진다.
- 효율성: 메모리 사용과 접근 시간 측면에서 매우 효율적이다.
- 직접 표현: 컴퓨터 하드웨어에서 직접 지원되는 데이터 타입이다.
- 값 의미론: 변수에 실제 값이 직접 저장된다.
- 스택 할당: 주로 스택 메모리에 할당되어 빠른 접근이 가능하다.
주요 primitive data structure들을 비교 분석하여 정리한 표:
| 데이터 타입 | 설명 | 비트 수 | 값 범위 | 특징 | Java | JavaScript | Python | Go |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Boolean | 참/거짓 값을 나타내는 논리 데이터 타입 | 1 비트 또는 1 바이트 | true/false | 조건문과 논리 연산에 사용 | boolean | Boolean | bool | bool |
| Character | 단일 문자를 나타내는 데이터 타입 | 16 비트 (Java), 8 비트 (대부분) | U+0000 ~ U+FFFF (Java) | 문자 인코딩에 따라 다름 | char | - | - | byte (uint8) |
| String | 문자열을 나타내는 데이터 타입 | 가변 | 제한 없음 (메모리 한계까지) | 불변(Java, Python), 가변(JavaScript) | String | String | str | string |
| Float (Half Precision) | 16비트 부동 소수점 | 16 비트 | ±6.10 × 10^−5 ~ ±6.55 × 10^4 | 정밀도 낮음, 저장 공간 절약 | - | - | - | float16 (패키지) |
| Float (Single Precision) | 32비트 부동 소수점 | 32 비트 | ±1.18 × 10^−38 ~ ±3.4 × 10^38 | 일반적인 실수 계산에 사용 | float | Number | float | float32 |
| Float (Double Precision) | 64비트 부동 소수점 | 64 비트 | ±2.23 × 10^−308 ~ ±1.80 × 10^308 | 높은 정밀도 필요 시 사용 | double | Number | float | float64 |
| Float (Quadruple Precision) | 128비트 부동 소수점 | 128 비트 | ±3.36 × 10^−4932 ~ ±1.18 × 10^4932 | 매우 높은 정밀도, 특수 용도 | - | - | Decimal (모듈) | - |
| Integer (Byte) | 8비트 정수 | 8 비트 | -128 ~ 127 | 작은 범위의 정수에 사용 | byte | - | int | int8 |
| Integer (Short) | 16비트 정수 | 16 비트 | -32,768 ~ 32,767 | 중간 범위의 정수에 사용 | short | - | int | int16 |
| Integer (Int) | 32비트 정수 | 32 비트 | -2^31 ~ 2^31 - 1 | 가장 일반적으로 사용되는 정수 타입 | int | Number | int | int |
| Integer (Long) | 64비트 정수 | 64 비트 | -2^63 ~ 2^63 - 1 | 매우 큰 정수 값에 사용 | long | BigInt | int | int64 |
사용법:
- Java:
- Boolean:
boolean b = true; - Character:
char c = 'A'; - String:
String s = "Hello"; - Float:
float f = 3.14f;double d = 3.14; - Integer:
byte b = 100;short s = 1000;int i = 10000;long l = 1000000L;
- Boolean:
- JavaScript:
- Boolean:
let b = true; - String:
let s = "Hello"; - Number:
let n = 3.14;(모든 숫자는 64비트 부동 소수점) - BigInt:
let bi = 1234567890123456789n;
- Boolean:
- Python:
- Boolean:
b = True - String:
s = "Hello" - Float:
f = 3.14 - Integer:
i = 10000(자동으로 크기 조정)
- Boolean:
- Go:
- Boolean:
var b bool = true - String:
var s string = "Hello" - Float:
var f float32 = 3.14var d float64 = 3.14 - Integer:
var i int = 10000var l int64 = 1000000
- Boolean:
각 언어별 특징:
- Java: 가장 세분화된 데이터 타입 지원
- JavaScript: 동적 타입 언어로, 대부분의 숫자를 Number로 처리
- Python: 동적 타입 언어로, 정수와 부동소수점을 자동으로 처리
- Go: 정적 타입 언어로, 명시적인 타입 선언 필요
Non-Primitive Data Structure
Non-primitive data structure(비원시 자료구조)는 원시 자료형을 기반으로 만들어진 더 복잡하고 고급화된 자료구조를 의미한다. 이는 프로그래밍 언어에서 기본적으로 제공하는 원시 자료형을 조합하여 만든 사용자 정의 자료구조라고도 볼 수 있다.
주요 특징
- 복합성: 여러 원시 자료형을 조합하여 만들어진 복합적인 구조를 가진다.
- 유연성: 데이터의 저장, 접근, 수정이 더 유연하게 이루어질 수 있다.
- 동적 크기: 대부분의 비원시 자료구조는 크기가 동적으로 변할 수 있다.
- 참조 타입: 변수에 값 대신 메모리 주소를 저장한다.
분류
Non-primitive data structure는 크게 두 가지로 분류된다.
| 구분 | Linear Data Structure | Non-Linear Data Structure |
|---|---|---|
| 정의 | 데이터 요소가 순차적으로 배열되어 각 요소가 이전 및 다음 요소와 연결된 구조 | 데이터 요소가 계층적으로 구성되어 여러 경로로 연결될 수 있는 구조 |
| 특징 | - 단일 레벨 구조 - 한 번의 실행으로 모든 요소 순회 가능 - 구현이 상대적으로 간단 - 메모리 사용이 덜 효율적 | - 다중 레벨 구조 - 한 번의 실행으로 모든 요소 순회 불가 - 구현이 상대적으로 복잡 - 메모리 사용이 더 효율적 |
| 주요 유형 | Array, Linked List, Stack, Queue, Deque | Graph, Hash-based Structure, Tree, Heap |
각 데이터 구조의 특징과 주요 프로그래밍 언어에서의 지원 여부 및 사용법
| 데이터 구조 | 유형 | 특징 | Java | JavaScript | Python | Go |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Array | Linear | 연속된 메모리 위치에 요소 저장, 인덱스로 빠른 접근 가능 | 기본 지원 | 기본 지원 | 기본 지원 (List) | 기본 지원 |
| Linked List | Linear | 노드가 다음 노드를 가리키는 구조, 삽입/삭제 효율적 | java.util.LinkedList | 라이브러리 필요 | 라이브러리 필요 | container/list |
| Stack | Linear | LIFO 원칙, 푸시/팝 연산 | java.util.Stack | 배열로 구현 가능 | 리스트로 구현 가능 | 슬라이스로 구현 가능 |
| Queue | Linear | FIFO 원칙, 인큐/디큐 연산 | java.util.Queue | 배열로 구현 가능 | queue 모듈 | container/list |
| Deque | Linear | 양쪽 끝에서 삽입/삭제 가능 | java.util.Deque | 배열로 구현 가능 | collections.deque | container/list |
| Graph | Non-Linear | 노드와 엣지로 구성, 복잡한 관계 표현 | 사용자 정의 필요 | 라이브러리 필요 | networkx 라이브러리 | 사용자 정의 필요 |
| Hash-based Structure | Non-Linear | 키-값 쌍으로 데이터 저장, 빠른 검색 | java.util.HashMap | Object, Map | dict | map |
| Tree | Non-Linear | 계층적 구조, 루트와 자식 노드로 구성 | 사용자 정의 필요 | 사용자 정의 필요 | 사용자 정의 필요 | 사용자 정의 필요 |
| Heap | Non-Linear | 완전 이진 트리 기반, 최대/최소 값 빠른 접근 | java.util.PriorityQueue | 사용자 정의 필요 | heapq 모듈 | container/heap |
각 언어별 특징:
- Java: 대부분의 데이터 구조를 기본적으로 지원하거나 java.util 패키지를 통해 제공한다.
- JavaScript: 배열과 객체를 기본으로 제공하며, 다른 구조는 사용자 정의나 라이브러리를 통해 구현해야 한다.
- Python: 리스트, 딕셔너리, 세트 등 다양한 데이터 구조를 기본으로 제공하며, 추가 모듈을 통해 더 많은 구조를 지원한다.
- Go: 배열, 슬라이스, 맵을 기본으로 제공하며, container 패키지를 통해 list, heap 등을 지원한다.
이 데이터 구조들은 각각의 특성에 따라 다양한 상황에서 효율적으로 사용될 수 있으며, 프로그래밍 언어별로 지원 방식이 다르므로 적절한 선택이 중요하다.
Primitive Data Structure vs. Non-Primitive Data Structure 비교
| 특성 | Primitive Data Structure | Non-Primitive Data Structure |
|---|---|---|
| 정의 | 프로그래밍 언어에 내장된 기본 데이터 타입 | 기본 데이터 타입을 사용하여 구축된 복잡한 데이터 구조 |
| 예시 | 정수, 실수, 문자, 불리언 | 배열, 연결 리스트, 스택, 큐, 트리, 그래프 |
| 크기 | 고정 크기 | 동적 크기 가능 |
| 복잡성 | 단순함 | 복잡함 |
| 메모리 효율성 | 높음 | 상대적으로 낮음 |
| 구현 | 언어에 내장됨 | 사용자 정의 가능 |
| NULL 값 | 일반적으로 허용하지 않음 | 허용 가능 |
| 연산 | 기본 연산만 지원 | 복잡한 연산 및 메서드 지원 |
| 추상화 수준 | 낮음 | 높음 |
| 사용 목적 | 단순한 데이터 표현 | 복잡한 데이터 관계 및 구조 표현 |
공통점:
- 둘 다 데이터를 저장하고 관리하는 데 사용된다.
- 프로그래밍에서 중요한 역할을 한다.
- 특정 연산과 조작이 가능하다.
차이점:
- 복잡성: Primitive는 단순하고, Non-Primitive는 복잡하다.
- 크기: Primitive는 고정 크기, Non-Primitive는 동적 크기가 가능하다.
- 구현: Primitive는 언어에 내장되어 있고, Non-Primitive는 사용자가 정의할 수 있다.
- 유연성: Non-Primitive는 더 유연하고 다양한 데이터 관계를 표현할 수 있다.
- 메모리 사용: Primitive가 일반적으로 더 효율적이다.
- 기능: Non-Primitive는 더 복잡한 연산과 메서드를 제공한다.
Primitive data structure는 기본적이고 효율적인 데이터 표현에 사용되며, Non-Primitive data structure는 복잡한 데이터 관계와 구조를 표현하는 데 사용된다. 프로그래밍에서는 두 유형을 적절히 조합하여 효율적이고 강력한 애플리케이션을 구축한다.