S09L09 - 자바 컬렉션 프레임워크의 링크드 리스트

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링크드 리스트 마스터하기: 초보자 및 개발자를 위한 종합 가이드
목차

소개 ................................................................. 3
링크드 리스트 이해하기 ................................... 5

링크드 리스트란 무엇인가? ..................................... 5
링크드 리스트의 구성 요소 ....................... 7


링크드 리스트 vs 다른 데이터 구조 .......... 10

링크드 리스트 vs 배열 .................................. 10
링크드 리스트 vs 스택 .................................... 12
링크드 리스트 vs 벡터 ................................ 14


링크드 리스트의 연산 .................................... 16

노드 추가하기 ........................................................ 16
노드 삭제하기 ..................................................... 18
노드 수정하기 .................................................. 20


Java에서 링크드 리스트 구현하기 .................. 22

Node 클래스 구조 ......................................... 22
LinkedList 클래스 구조 ............................. 24
샘플 코드: 링크드 리스트 생성하기 ............ 26


결론 ................................................................. 30
추가 자료 ............................................. 32


소개
"Mastering Linked Lists: A Comprehensive Guide for Beginners and Developers."에 오신 것을 환영합니다. 이 eBook은 컴퓨터 과학의 기본 데이터 구조 중 하나인 링크드 리스트의 복잡한 측면을 깊이 있게 다룹니다. 기본을 이해하려는 초보자이든, 이해를 다듬으려는 개발자이든, 이 가이드는 링크드 리스트와 다른 데이터 구조와의 비교에 대한 명확하고 간결하며 구조화된 통찰을 제공합니다.
링크드 리스트의 중요성
링크드 리스트는 동적 메모리 할당 구현부터 스택 및 큐와 같은 복잡한 데이터 구조 구축에 이르기까지 다양한 응용 프로그램에서 중추적인 역할을 합니다. 특정 연산에서의 유연성과 효율성은 개발자에게 없어서는 안될 도구로 만듭니다.
이 eBook의 목적
이 가이드는 링크드 리스트의 구조, 연산 및 구현을 포괄적으로 이해하는 것을 목표로 합니다. 또한 배열, 스택 및 벡터와 같은 다른 데이터 구조와의 비교를 통해 각자의 장점과 사용 사례를 강조합니다.
링크드 리스트의 장단점


장점
단점


동적 크기
포인터를 위한 추가 메모리


효율적인 삽입/삭제
임의 접근 불가


메모리 할당의 유연성
증가된 오버헤드


링크드 리스트를 언제 그리고 어디서 사용할까
요소의 빈번한 삽입과 삭제가 필요한 응용 프로그램에서 링크드 리스트가 이상적입니다. 메모리 할당이 동적이고 유연해야 하는 시나리오에서 뛰어난 성능을 발휘합니다.

링크드 리스트 이해하기
링크드 리스트란 무엇인가?
Linked list는 각 요소가 노드라고 불리는 두 부분을 포함하는 선형 데이터 구조입니다:

데이터: 저장된 값 또는 정보.
주소 (Next Pointer): 시퀀스에서 다음 노드를 참조.

배열과 달리, 링크드 리스트는 연속적인 메모리 할당을 요구하지 않아 동적 데이터를 관리하는 데 있어 더 큰 유연성을 제공합니다.
링크드 리스트의 구성 요소
Node
노드는 링크드 리스트의 기본 구성 블록입니다. 각 노드는 데이터와 다음 노드에 대한 포인터를 보유하여 체인과 같은 구조를 형성합니다.
Head
링크드 리스트의 첫 번째 노드는 헤드라고 합니다. 리스트의 진입점 역할을 합니다.
Null Pointer

장점	단점
동적 크기	포인터를 위한 추가 메모리
효율적인 삽입/삭제	임의 접근 불가
메모리 할당의 유연성	증가된 오버헤드

마지막 노드의 next 포인터는 null을 가리키며, 이는 리스트의 끝을 나타냅니다.


링크드 리스트의 다이어그램

Figure 1: 링크드 리스트의 구조
링크드 리스트의 작동 방식
링크드 리스트를 상호 연결된 노드 시리즈로 상상해 보세요:


Head Node: 데이터와 두 번째 노드에 대한 포인터를 포함.
Intermediate Nodes: 각 노드는 데이터와 다음 노드에 대한 포인터를 포함.

Last Node: 데이터와 null 포인터를 포함하여 끝을 나타냄.


이 구조는 전체 데이터 구조를 재구성하지 않고 포인터를 업데이트하는 것만으로 효율적인 삽입 및 삭제 연산을 가능하게 합니다.

링크드 리스트 vs 다른 데이터 구조
링크드 리스트가 다른 데이터 구조와 어떻게 비교되는지 이해하는 것은 응용 프로그램에 적합한 구조를 선택하는 데 중요합니다.
링크드 리스트 vs 배열


특징
Linked List
Array


크기
동적
고정 크기


메모리 사용량
포인터를 위한 추가 메모리
효율적인 메모리 사용


삽입/삭제
효율적 (노드가 알려진 경우 O(1))
비효율적 (O(n))


접근 시간
순차 접근 (O(n))
임의 접근 (O(1))


유연성
매우 유연함
덜 유연함


핵심 요점: 링크드 리스트는 동적 크기 조정과 효율적인 삽입/삭제를 제공하는 반면, 배열은 더 빠른 접근 시간과 더 나은 메모리 효율성을 제공합니다.
링크드 리스트 vs 스택


특징
Linked List
Stack


목적
범용 데이터 구조
LIFO (Last-In-First-Out) 동작


연산
어디서나 삽입, 삭제
Push 및 Pop 연산


유연성
매우 유연함
스택 연산에 제한됨


핵심 요점: 스택은 LIFO 연산에 특화되어 있는 반면, 링크드 리스트는 다양한 연산에 더 많은 유연성을 제공합니다.
링크드 리스트 vs 벡터


특징
Linked List
Vector


동적 크기
예
예


임의 접근
아니오
예


삽입/삭제
중간 연산에서 효율적
끝에서 효율적


메모리 할당
비연속
연속


핵심 요점: 벡터는 임의 접근과 끝에서의 효율적인 연산을 제공하는 반면, 링크드 리스트는 중간 삽입 및 삭제에서 뛰어납니다.

링크드 리스트의 연산
링크드 리스트의 연산을 마스터하는 것은 효과적인 구현과 조작에 필수적입니다.
노드 추가하기
링크드 리스트에 노드를 추가하는 방법은 여러 가지가 있습니다:

시작 부분에:

새 노드를 생성.
현재 헤드를 새 노드의 next 포인터로 설정.
헤드를 새 노드로 업데이트.


끝 부분에:

마지막 노드까지 순회.
마지막 노드의 next 포인터를 새 노드로 설정.


지정된 노드 이후에:

지정된 노드로 이동.
새 노드의 next 포인터를 지정된 노드의 next로 설정.
지정된 노드의 next 포인터를 새 노드로 업데이트.



예제 코드:




		
		
			
			
Java
			
			public void addAtBeginning(int data) {
    Node newNode = new Node(data);
    newNode.next = head;
    head = newNode;
}
			
				
					
				
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						public void addAtBeginning(int data) {
    Node newNode = new Node(data);
    newNode.next = head;
    head = newNode;
}
					
				
			
		


노드 삭제하기
노드를 삭제하는 과정은 다음과 같습니다:

노드 식별:

삭제할 노드를 찾기 위해 리스트를 순회.


포인터 업데이트:

이전 노드의 next 포인터를 삭제할 노드 다음의 노드로 설정.


경계 사례 처리:

헤드를 삭제하는 경우, 헤드를 다음 노드로 업데이트.
노드를 찾지 못한 경우, 적절히 처리.



예제 코드:




		
		
			
			
Java
			
			public void deleteNode(int key) {
    Node temp = head, prev = null;

    if (temp != null && temp.data == key) {
        head = temp.next;
        return;
    }

    while (temp != null && temp.data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp.next;
    }

    if (temp == null) return;

    prev.next = temp.next;
}
			
				
					
				
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						public void deleteNode(int key) {
    Node temp = head, prev = null;
 
    if (temp != null && temp.data == key) {
        head = temp.next;
        return;
    }
 
    while (temp != null && temp.data != key) {
        prev = temp;
        temp = temp.next;
    }
 
    if (temp == null) return;
 
    prev.next = temp.next;
}
					
				
			
		


노드 수정하기
노드의 데이터를 수정하는 과정은 다음과 같습니다:

순회:

수정이 필요한 노드로 이동.


데이터 업데이트:

노드의 데이터 필드를 변경.



예제 코드:




		
		
			
			
Java
			
			public void modifyNode(int oldData, int newData) {
    Node current = head;
    while (current != null) {
        if (current.data == oldData) {
            current.data = newData;
            return;
        }
        current = current.next;
    }
}
			
				
					
				
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						public void modifyNode(int oldData, int newData) {
    Node current = head;
    while (current != null) {
        if (current.data == oldData) {
            current.data = newData;
            return;
        }
        current = current.next;
    }
}
					
				
			
		



Java에서 링크드 리스트 구현하기
Java에서 단일 링크드 리스트의 간단한 구현을 살펴보겠습니다.
Node 클래스 구조
링크드 리스트의 각 노드는 두 가지 구성 요소를 가집니다: 데이터와 다음 노드에 대한 참조.




		
		
			
			
Java
			
			public class Node {
    int data;
    Node next;

    public Node(int data) {
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}
			
				
					
				
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						public class Node {
    int data;
    Node next;
 
    public Node(int data) {
        this.data = data;
        this.next = null;
    }
}
					
				
			
		


LinkedList 클래스 구조
LinkedList 클래스는 노드를 관리하고 리스트를 조작하는 메소드를 제공합니다.




		
		
			
			
Java
			
			public class LinkedList {
    Node head;

    public LinkedList() {
        head = null;
    }

    // 시작 부분에 노드 추가 메소드
    public void addAtBeginning(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        newNode.next = head;
        head = newNode;
    }

    // 노드 삭제 메소드
    public void deleteNode(int key) {
        Node temp = head, prev = null;

        if (temp != null && temp.data == key) {
            head = temp.next;
            return;
        }

        while (temp != null && temp.data != key) {
            prev = temp;
            temp = temp.next;
        }

        if (temp == null) return;

        prev.next = temp.next;
    }

    // 노드 수정 메소드
    public void modifyNode(int oldData, int newData) {
        Node current = head;
        while (current != null) {
            if (current.data == oldData) {
                current.data = newData;
                return;
            }
            current = current.next;
        }
    }

    // 링크드 리스트 표시 메소드
    public void display() {
        Node current = head;
        while (current != null) {
            System.out.print(current.data + " -> ");
            current = current.next;
        }
        System.out.println("null");
    }
}
			
				
					
				
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						public class LinkedList {
    Node head;
 
    public LinkedList() {
        head = null;
    }
 
    // 시작 부분에 노드 추가 메소드
    public void addAtBeginning(int data) {
        Node newNode = new Node(data);
        newNode.next = head;
        head = newNode;
    }
 
    // 노드 삭제 메소드
    public void deleteNode(int key) {
        Node temp = head, prev = null;
 
        if (temp != null && temp.data == key) {
            head = temp.next;
            return;
        }
 
        while (temp != null && temp.data != key) {
            prev = temp;
            temp = temp.next;
        }
 
        if (temp == null) return;
 
        prev.next = temp.next;
    }
 
    // 노드 수정 메소드
    public void modifyNode(int oldData, int newData) {
        Node current = head;
        while (current != null) {
            if (current.data == oldData) {
                current.data = newData;
                return;
            }
            current = current.next;
        }
    }
 
    // 링크드 리스트 표시 메소드
    public void display() {
        Node current = head;
        while (current != null) {
            System.out.print(current.data + " -> ");
            current = current.next;
        }
        System.out.println("null");
    }
}
					
				
			
		


샘플 코드: 링크드 리스트 생성하기
위의 클래스를 사용하여 링크드 리스트를 생성하고 조작하는 방법은 다음과 같습니다:




		
		
			
			
Java
			
			public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList list = new LinkedList();

        // 노드 추가
        list.addAtBeginning(3);
        list.addAtBeginning(2);
        list.addAtBeginning(1);
        System.out.print("노드 추가 후 링크드 리스트: ");
        list.display(); // 출력: 1 -> 2 -> 3 -> null

        // 노드 삭제
        list.deleteNode(2);
        System.out.print("노드 2 삭제 후 링크드 리스트: ");
        list.display(); // 출력: 1 -> 3 -> null

        // 노드 수정
        list.modifyNode(3, 4);
        System.out.print("노드 3을 4로 수정 후 링크드 리스트: ");
        list.display(); // 출력: 1 -> 4 -> null
    }
}
			
				
					
				
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						public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList list = new LinkedList();
 
        // 노드 추가
        list.addAtBeginning(3);
        list.addAtBeginning(2);
        list.addAtBeginning(1);
        System.out.print("노드 추가 후 링크드 리스트: ");
        list.display(); // 출력: 1 -> 2 -> 3 -> null
 
        // 노드 삭제
        list.deleteNode(2);
        System.out.print("노드 2 삭제 후 링크드 리스트: ");
        list.display(); // 출력: 1 -> 3 -> null
 
        // 노드 수정
        list.modifyNode(3, 4);
        System.out.print("노드 3을 4로 수정 후 링크드 리스트: ");
        list.display(); // 출력: 1 -> 4 -> null
    }
}
					
				
			
		


코드 설명:

노드 추가:

데이터 3, 2, 1을 가진 노드가 시작 부분에 추가되어 리스트가 1 -> 2 -> 3 -> null이 됩니다.


노드 삭제:

데이터 2을 가진 노드가 삭제되어 리스트가 1 -> 3 -> null으로 업데이트됩니다.


노드 수정:

데이터 3을 가진 노드가 4로 수정되어 1 -> 4 -> null이 됩니다.




결론
링크드 리스트는 다양한 계산 작업에 필수적인 강력하고 유연한 데이터 구조입니다. 그들의 동적 특성은 효율적인 메모리 사용과 삽입 및 삭제 연산의 용이성을 가능하게 합니다. 링크드 리스트를 이해함으로써 기본적인 컴퓨터 과학 개념에 대한 이해를 향상시킬 뿐만 아니라, 더 복잡한 데이터 구조를 쉽게 구현하고 조작할 수 있는 능력을 갖추게 됩니다.
핵심 요약:

링크드 리스트는 데이터와 포인터를 포함하는 노드들로 구성됩니다.
그들은 동적 크기 조정과 유연한 메모리 할당을 제공합니다.
배열과 비교할 때, 링크드 리스트는 효율적인 삽입 및 삭제를 제공하지만 임의 접근이 부족합니다.
Java와 같은 프로그래밍 언어에서 링크드 리스트를 구현하려면 적절한 메소드를 가진 노드 및 리스트 클래스를 생성해야 합니다.

링크드 리스트의 다재다능성을 활용하여 더 효율적이고 확장 가능한 응용 프로그램을 구축하십시오.
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추가 자료

Oracle Java Documentation
GeeksforGeeks - Linked List
Wikipedia - Linked List
Java Tutorials by Oracle
Stack Overflow - Linked List Discussions


Note: 이 기사는 AI에 의해 생성되었습니다.

특징	Linked List	Array
크기	동적	고정 크기
메모리 사용량	포인터를 위한 추가 메모리	효율적인 메모리 사용
삽입/삭제	효율적 (노드가 알려진 경우 O(1))	비효율적 (O(n))
접근 시간	순차 접근 (O(n))	임의 접근 (O(1))
유연성	매우 유연함	덜 유연함

특징	Linked List	Stack
목적	범용 데이터 구조	LIFO (Last-In-First-Out) 동작
연산	어디서나 삽입, 삭제	Push 및 Pop 연산
유연성	매우 유연함	스택 연산에 제한됨

특징	Linked List	Vector
동적 크기	예	예
임의 접근	아니오	예
삽입/삭제	중간 연산에서 효율적	끝에서 효율적
메모리 할당	비연속	연속