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제 6 장 자 료 형

제 6 장 자 료 형. 6.1 자료형과 형 선언 6.2 단순형 6.3 열거형 6.4 배열 6.5 연상 배열 6.6 레코드 6.7 포인터 자료형 6.8 자료형의 변환 6.9 자료형의 동치. 자 료 형. 6.1 자료형과 형 선언. 자료형. 객체들의 집합과 생성 , 작성 , 소멸 , 수정 , 분해등의 연산들의 집합. 자료형 시스템. 새로운 자료형을 제공 , 변수를 어느 한정된 자료형으로 선언해 주는 설비. 자 료 형. 자료형 범주. 내장 자료형. 사용자 정의 자료형.

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제 6 장 자 료 형

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  1. 제 6 장 자 료 형 6.1 자료형과 형 선언6.2 단순형6.3 열거형6.4 배열6.5 연상 배열6.6 레코드6.7 포인터 자료형6.8 자료형의 변환6.9 자료형의 동치

  2. 자 료 형 6.1 자료형과 형 선언 자료형 객체들의 집합과 생성, 작성, 소멸, 수정, 분해등의 연산들의 집합 자료형 시스템 새로운 자료형을 제공, 변수를 어느 한정된 자료형으로 선언해 주는 설비

  3. 자 료 형 자료형 범주 내장 자료형 사용자 정의 자료형 기본 자료형

  4. 자 료 형 변수 자료형 선언 정적 자료형 검사 명세부를 구현부과 분리 프로그램 신뢰성 증가 프로그램 판독성 증가 자료형 쟁점 사항 자료형 정보의 바인딩 시점 : 번역 시간 또는 실행 시간 강 자료형(strongly type) : 자료형에 관한 모든 특성들이 컴파일 시간에 확정 자료의 적법성과 동치 관계 자료형의 매개 변수와 매개 변수의 평가 시점

  5. 자 료 형 자료형 영역 스칼라 형 (scalar type) 상수 값들로 구성 되어 있는 자료형 : 정수, 실수, 문자, 논리 구조형 (structured type) 상수 값이 아닌 자료들의 집합 : 배열, 레코드

  6. 자 료 형 6.2 단순형 수치형 (Number) 기본 자료형 : 실수, 정수 기계 의존적 빠른 속도, 호환성 문제 Ada의 시도 실수 : 유효자리수, 범위, 실수 사이 증분치 선언 가능 type COEF is digits10 range -1.0… 1.0; - 10 자리의 유효 숫자 type COEF is delta 0.01 range 0.0… 100.0; - 10001의 숫자 (0.0, 0.01.0.02, .., (00.0)

  7. * : (실수형 -> 배정도형)후 연산 ** : (정수형 -> 실수형) 후 연산 *** : ** , * 변환 후 연산 + integer real double integer real double integer real** double*** real** real double* double*** double* double 자 료 형 혼합형 연산 해결 피 연산자와 연산 결과에 대한 자료형 표로 제공 연산 결과의 자료형 미리 결정하여 해당 연산 수행 피 연산자가 연산 결과의 자료형과 다르면 결과형 으로 변환하여 연산 FOTRAN P = Q + I/J 전자의 경우 P = Q + REAL (I/J) 후자의 경우 P = Q + REAL (I) / REAL (J)

  8. 자 료 형 논리형 (Boolean) 값의 영역이 두개의 객체 (참과 거짓)로 구성 논리형 연산 and or not imp equiv 예) ALGOL 60 : true, false (수와 혼합 연산 금지) PASCAL, Ada : 열거형 false < true PL/I : 수와 혼합 연산 가능 187 + TRUE

  9. 자 료 형 문자형 60년대 중반 문자열 자료 요구 FOTRAN, ALGOL 60 수치 중심 PL/I : 다양한 문자 처리 기능 제공 DCL A CHAR(10); -> A 길이 10인 문자열 DCL B CHAR(80) VARYING; -> B 최대 길이 80인 문자열 DCL C PIC ‘AAXX99’;

  10. 자 료 형 PL/I에서의 문자열 연산 • ( |, INDEX, LENGTH, SUBSTR, TRANSLATE, VERIFY) PL/I에서의 문자열 처리 예 • DCL A CHAR(15) , (B , C , D) CHAR (20) VARYING； 연결 연산 • A = 'WHAT,' | '?' | 'ME' | '?' | 'WORRY?'; • A에 ‘WHAT,?ME?WORRY?' 저장 길이 연산 LENGTH(A) 길이 15 반환

  11. 자 료 형 부분 문자열 연산 (SUBSTR은 l-value, r-value 존재) • SUBSTR(A, 7, 2) 'ME' 반환 • SUBSTR(A, 7, 2) = 'US' • A에 'WHAT,?US?WORRY?' 저장 INDEX(A, B) : A에서 문자열 B의 시작위치 반환(없으면 0)

  12. 자 료 형 VERIFY(A, B) : A에 있으나 B에는 없는 첫 문자 위치 반환 VERIFY(GSTRING , ‘ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTYVWXYZ') 영문자 아닌 위치 반환 TRANSLATE(A , B , C) : A에서 C에 있는 모든 문자를 찾아 대응되는 B의 문자로 변환 TRANSLATE(A , '-' , '?') A를 'WHAT,-ME-WORRY-’ 로 변환

  13. public class CheckString { public static void main(String[] args) { String str1 = "안녕하세요! 자바 공부를 열심히 합시다."; String str2 = "hello world!"; System.out.println("문자열 : " + str1); System.out.println("문자열의 길이 : " + str1.length()); System.out.println("8번째 문자 : " + str1.charAt(7)); System.out.print("인덱스 14에서 17까지의 substring : "); System.out.println(str1.substring(14,17 )); System.out.println("문자 '공'의 인덱스 : " + str1.indexOf('공')); System.out.print("substring \"자바\"의 시작 인덱스 : "); System.out.println(str1.indexOf("자바")); System.out.println("\n문자열 : " + str2); System.out.println("문자열을 대문자로 : " + str2.toUpperCase()); } }

  14. 자 료 형 Pascal (PL/I의 문자열 처리 기능 제거 고비용) char 자료형만 존재 문자열 : 문자형 1차원 배열 문자열에 대한 함수 없음 ord(c), chr(x) 함수 제공 Snobol 문자열 1964년 Farber, Griswold, Polonsky 기계 독립적 (Machine independent)

  15. 자 료 형 문자열 연산 사용 예제 연결 연산 - 공백 Y = 'UP’ X = 'HURRY’ Z = XY 문자 연결 연산 ('HURRYUP') 널 문자 배경 X =

  16. 자 료 형 패턴 매칭 (Pattern matching) • ① [ label ] subject pattern [：goto ] • /* 레이블은 첫열 시작 */ • AXIOM = 'SNOBOL IS A NIFTY LANGUAGE' • AXIOM 'NIFTY' ：S(FOUND) F(NOTFOUND) • ‘NIFTY’를 발견하면 레이블 FOUND로 제어 이동 • ② [label] subject pattern = object [：goto] • /* 삽입, 소거, 변경 가능 */ • 예) LOOP AXIOM 'SNOBOL’ = 'APL’：S(LOOP) • 모든 ‘SNOBOL’을 ‘APL’로 변환하는 문장 • LOOP AXIOM ' ' = ：S(LOOP) • AXIOM에서 모든 공백을 제거

  17. 자 료 형 택일 패턴 • PAT= ‘RED’ | ’GREEN’ • 변수 PAT에 ‘RED’와 ‘GREEN’배정 • 예) SMAPLE = • ‘ONE SHOULD NOT EAT GREEN APPLES’ • SAMPLE PAT : S(LABEL) • ‘GREEN’이 매칭되어 LABEL로 분기

  18. 자 료 형 택일과 연결 연산 FANCY = (‘R’ | ‘B’) (’EDS’ | ‘ED’) 패턴으로 사용되는 경우 (REDS, RED, BEDS, BED) 순서로 검사 조건 배정문(conditional assignment) SAMPLE FANCY.ITEM : S(FOUND) F(NOTFOUND) 성공시 찾은 문자열이 변수 ITEM에 (이 경우, REDS, RED, BEDS, BED 중 하나 배정)

  19. 자 료 형 6.3 열거형 열거 자료형(enumerated data type) 사용되는 자료 집합을 리스트 형태로 정의 동등 관계, 순서 관계, 배정 연산 허용 프로그래밍 언어의 능력 향상

  20. 자 료 형 예) PASCAL type months = (Jan, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Agu, Sep, Oct, Nov, Dec); var x, y, z : months; x := Jan; y := Jun; if x = y then z := Nov else z := Dec;

  21. 자 료 형 순서 관련 연산 Pred (Jun) = May Pred (Jan) = undefined Succ (Jun) = Jul Succ (Dec) = undefined 순서 관련 연산자 Pred (x) : x 이전에 정의된 값 Succ(x) : x 다음에 정의된 값

  22. 자 료 형 예) Ada type month is (Jan, Feb, Mar, Apr, May, Jun, Jul, Agu, Sep, Oct, Nov, Dec); type is (Jun, Jul, Aug); x : months; y : summermonths; Ada : 다중 정의 허용 PASCAL : 다중 정의 불허용 다중 정의 : 동일한 상수를 두 열거형의 리터럴 값 사용

  23. 자 료 형 6.4 배열 구조 자료형 (structured data types) 여러 자료를 묶여 하나의 단위로 처리하는 자료형 Array - homogeneous data 모임 Record - heterogeneous data 모임

  24. 자 료 형 배열 (Array) 이름, 차원, 원소형, 첨자 집합의 형과 범위로 구성 첨자 일반적으로 연속적인 정수형 집합 참고) Pascal : 스칼라 형 사용 (실수형 불가) 각 차원 : 하한(lb)≤상한(ub) 크기(ub-lb+1) 인텍스의 예 Fortran, PL/I, Ada : A(5, 3, 7) Algol60, Algol68, Pascal : A[5,3,7] /* 함수 호출과 구별 */

  25. 배열 첨자의 범위 • 첨자 범위의 하한값 • Java : 0 • - Fortran 77, Fortran 90 : 1

  26. C, C++ : static 선언하면 정적 • : function에서 선언하면 고정스택 동적배열 • : new와 delete사용하면 힙-동적배열 • - JAVA : 모든 배열은 힙-동적배열. • : 또한 ArrayList List = new ArrayList(); • ※ 힙-동적배열 (고정 힙-동적배열과 힙-동적배열로 구분하기로 함)

  27. 자 료 형 배열 첨자의 경계값 배열에서 상한/ 하한값 표현 예) Fortran : 상수 Alogol : 정수 수식 Pascal : 상수(크기가 다른 형이면 다른 자료형) type asize 10 = array[1..10] of integer; asize 20 = array[1..20] of integer; asize 10, asize 20은 다른 형으로 인식 Pascal에서 크기가 다른 배열들을 매개 변수로 전달시. 최대 크기의 배열을 사용 (비효율적)

  28. 자 료 형 Fotran DIMENSION A(100), B(10, 10) A(100) => 1차원(100개), A(1), A(2), ..., A(100) B(10, 10) => 2차원(100개), B(1,1), B(2,1),… B(10, 10) 배열 첨자에 비 상수 사용 경우 (형식 매개 변수 사용 시) SUBROUTINE SORT(A, N) DOMENSION (A(N)) Pascal (배열의 첨자에 상수명 사용) const numberofdays = 30; var day ： array[1.. numberofdays] of real; 고정 크기의 배열, 판독성, 유지보수 편리성 제공

  29. 자 료 형 Ada(동적 배열 허용) type SEQUENCE is array(INTEGER range <>) of FLOAT type SEQREF is access SEQUENCE; P：SEQREF; . . . P := new SEQUENCE(M .. N); 동적 배열 (dynamic array) 허용 언어 Ada, PL/I, Algol60, Simula 등 Heap에 할당 후 포인터에 배정 배열 저장 순서( A(1:2, 1:3)에 대해) 행 우선(row major) : 대부분 언어 => A(1,1), A(1,2), A(1,3), A(2,1), A(2,2), A(2,3) 열 우선(column major) : Fortran => A(1,1), A(2,1), A(1,2), A(2,2), A(1,3), A(2,3)

  30. real A(-2:2) integer B(0:2,1:2) 배열명 A 배열명 B real α 원소형 A(-2) integer β 13. 원소형 B(0,1) 13 one location 원소 길이 A(-1) one location α+1 원소 길이 B(0,2) 21. β+1 21 α 시작주소 A(0) β 시작주소 3.4 α+2 B(1,1) 3 β+2 1 차원수 A(1) α+3 2 차원수 B(1,2) 5.5 β+3 5 A(2) -2 첨자 하한 α+4 B(2,1) 14.3 0 첨자 하한 β+4 14 β+5 2 첨자 상한 B(2,2) 2 첨자 상한 25 첨자 하한 1 첨자 상한 2 자 료 형 배열 명세표 (descriptor) 배열의 정보 저장 테이블 (배열 이름, 원소형, 길이, 시작 주소, 차원소, 각 차원 상/하한값) 명세표 사용 예

  31. 자 료 형 배열 저장 위치 (행우선시) • base : 배열 시작 주소, s : 원소 크기 • 1) 1차원 A(lb1:ub1)에 대해 • loc(A(i)) = base + (i - lb1) * s • = base - lb1 * s + i * s • 2) 2차원 A(lb1:ub1, lb2:ub2)에 대해 • loc(B(i, j)) = base+(i-lb1)*(ub2-lb2+1)*s • = base-s*lb1*(ub2-lb2_1)-s*lb2 • + j*s + i*s *(ub2-lb2+1) Pascal 배열 첨자 : 실수형 제외한 스칼라형 (정수형, 열거형) var temperature：array[months] of real； i : months; . . . temperature :=(15.5, 12, 10.4, 29, 45, 65.5, 78, 84, 82, 61, 42, 22.5)； temperature[May] := 25.5; for i :=Jan to Dec do x := x + temperature[i];

  32. <선언문> <배정문> [1：a]realx [1：b]realy [1：c]realz w[1]:=x w[2]:=y w[3]:=z <결과> 자 료 형 Algol 68 [1：3] ref [ ] real w => 실수형 배열을 가리키는 3원소 배열 - 이 경우, W[2][3] <=> y[3]

  33. 자 료 형 배열 부분 선택 (w(1:3, 1:5)에 대해) slice - 배열의 연속된 일부분 slice 표기 예 PL/I : w(3,*), w(*,5) Algol68 : w[3, ], w[ ,5], w[3,5] = w[ ,5][3] APL : w[3; ], w[ ;5] Algol68 : w[3,2:4] = w[3,2], w[3,3], w[3,4 배열 연산 Fortran, Algol60 배열 원소에 대한 연산만 가능 APL, PL/I, Alogol68 배열 배정 연산 (A<-B, A=B, A:=B) 예) PL/I DCL A(10,10), B(10) 배열 복사(B = A(i , *))

  34. 자 료 형 배열 초기화 (Ada) type MAT is array(INTEGER range 1 .. 2, INTEGER range 1 .. 2) of INTEGER； A：MAT :=((10, 20), (30, 40))； A：MAT := (1 => (1 => 1, others => 0), 2 => (2 => 1, others => 0));

  35. 자 료 형 배열 자료형 고려 사항 배열 이름과 배열 원소에 대한 구문 원소값에 대하여 어떤 자료형이 사용되는가? 첨자로 어떤 자료형을 사용할 수 있는가? 배열 크기의 바인딩 시간? 배열 이름에 대한 주소 결정이 얼마나 복잡하게 되어 있는가? 어떤 형태의 slicing을 제공하는가? 배열을 초기화 시키기 위한 어떤 종류의 문장이 허용 되는가? 배열에 대한 내장된 연산은 어떤 종류가 허용되는가?

  36. 6.5 연상 배열 연상 배열(associative array) • 키 값들에 의해서 접근되는 순서를 갖지 않은 데이터 집합체 • 사용자-정의 키들이 배열에 함께 저장 • 설계시 고려사항 • 원소의 참조형 식과 연상 배열 크기의 바인딩 시간 %salaries = ( “Hong”=>1200000, “Won”=> 2000000, “Kim” => 1500000, “Lee” => 2500000) ; $salaries = { “Won” } => 2000000 ; delete $salaries { “Lee”} ; @salaries = ( ) ;

  37. 자 료 형 6.6 레코드 - 이질형 요소들의 모임인 자료형 예) Pascal type stock = record name：array[1 .. 30] of char； price：array[1 .. 365] of real； dividend：real； volume：array[1 .. 365] of integer； exchange：(nyse, amex, nasdaq) end; var newstock, ibm：stock; • stock : 5개 필드로 구성된 레코드형 • 필드 • ① price, volumn : 숫자형 배열 • ② name : 문자형 배열 • ③ dividend : 실수형 • ④ exchange : 열거형(nyse, amex, nasdaq) • newstock, ibm : 레코드형(stock) 변수

  38. 자 료 형 필드 참조 방식 ① 필드(변수명) name(ibm), price(ibm)[25], dividend(ibm), volumn(ibm)[25], exchange(ibm) ② 변수명.필드(Pascal, Ada) ibm.name, ibm.price[25], ibm.dividend, ibm.volumn[25], ibm.exchange ③ 필드 of 변수명 (Algol68) name of ibm, price[25] of ibm

  39. withnewstockdo begin name:="dec"; dividend:=36; exchange:=amex; end; newstock.name:="dec"; newstock.dividend:=36; newstock.exchange:=amex; 자 료 형 역사 PL/I Cobol 시작 (structure) Pascal(record) -> 가변부 (variant part) 추가 레코드 초기화 (Algol W, Algol 68, Ada) var ibm, csc：stock; ibm :=make-stock('IBM', 0 .. 0, 5.25, 0 .. 0, nyse )； csc :=make-stock('Computer Science Corp.', 0 .. 0, 0, 0 .. 0, nyse); With문 (Pascal) 변수명을 생략하는 필드 지정 구문

  40. 자 료 형 Ada의 레코드 사용 예 Ada type FLIGHT; type LISTOFFLIGHTS is access FLIGHT; type FLIGHT is record FLIGHTNO : INTEGER range 0..100; SOURCE : STRING; DESTINATION : STRING; RETURNFLIGHT : LISTOFFLIGHTS; end record; X, Y : LISTOFFLIGHTS; . . . X.RETURNFLIGHTS := Y; • X.RETURNFLIGHTS : FLIGHT형을 가리키는 포인터 • (여기서는 Y를 가리킴) • 사용 • X.RETURNFLIGHTS.FLIGHTNO • X.RETURNFLIGHTS.SOURCE

  41. 자 료 형 가변부 (variant part) - 판별자를 이용한 필드들의 택일 변환 기술 Ada, Pascal - 가변부 : case 문 사용 • 판별자 tag 값에 따라 필드 결정 • 1) tag = false이면 data 필드 생성 • 2) tag = true이면 downlink 필드 생성 • 다음 문장 가능 • p↑.tag := true; • p↑.downlink := q; • p↑.tag := false; • writeln(p↑.data) Pascal 예 type listptr =↑listnode； type listnode = record link：listptr； case tag：boolean of false : (data : char); true : (downlink : listptr) end var p, q : listptr Pascal과 같은 가변부의 사용은 심각한 오류 발생 유도 (판별자값만 바뀌고 내용이 변화되지 않은 상태에서 접근하는 경우)

  42. 자 료 형 6.7 포인터 자료형 포인터와 포인터 변수 포인터 - 객체에 대한 참조 포인터 변수 - 객체를 참조하기 위한 주소를 값으로 취하는 식별자 필요성 실행 시간까지 크기(개수)를 알수 없는 자료 (동적 기억 장소 할당) 다중 관계 (multiple relationship)

  43. 자 료 형 문제점 다수의 포인터가 동일 객체 지시 => 이명 포인트 되지 않은 객체 존재 => 현수 참조 포인터 변수 : x-value(객체를 가리킴) l-value Dangling reference - Pascal, PL/I 발생 가능 Algol 68 발생 불가

  44. 자 료 형 예) Pascal (예외 - forward reference) • type nodeptr = ↑node; • node = record • number : real; • next : nodeptr • end • var x, y : nodeptr; x, y : nodeptr 형의 포인터 변수 • ... • new(x); new(x) : node 형의 객체 생성 (x의 배정) • ... • dispose(x) dispose(x) : x에 배정된 객체 소멸 • x : node형 객체를 가리키는 포인터 변수 • x↑: node 형 객체 • x↑.number : x가 가리키는 객체의 실수부분 • x↑.next : x가 가리키는 객체의 포인터 부분 • 연산 - 배정연산, 동등연산, 역참조(dereference) • 포인터 상수 - nil • 수명(life time) - 생성(new())부터 소멸(dispose())까지

  45. 자 료 형 예) Ada type NODE type NODEPTR is access NODE type NODE is record NUMBER : REAL; NEXT : NODEPTR; end record; 객체 생성 및 값 배정 (Pascal과 Ada 비교) var P, Q：NODEPTR； ... new(P)； P↑. NUMBER := 3 . 54; P↑. NEXT := nil; var P, Q：NODEPTR : new NODE(3.54, nil);

  46. 값 배정 필드 지정 생성 언 어 포인터 배정 new(p); p↑.필드명 p↑:= q↑ Pascal p := q p := new(자료형) [ := 초기값]; p.all := q.all p.필드명 Ada p := q 자 료 형 필드 접근과 복사 (Ada에서의 field 지정) P.NEXT := Q.NEXT; P.NUMBER := Q.NUMBER; P.all := Q.all; Pascal과 Ada의 포인터 변수

  47. 자 료 형 EUCLID - 매개변수화 선언 : 실행중 판별자 값이 변함으로써 발생되는 오류 제거 var x：listnode(true) var y：listnode(false) var z：listnode(any) • x는 tag 값이 true • y는 tag 값이 false • z은 tag 값이 true와 false • z := y; 가능 • tag 초기화 후 배정 불가능 위의 예제에서 z := y는 가능, y := z 불가 해결법 case discreminating w = z on tag of true => x := w; end false => y := w; end end case Ada : 매개 변수화 선언에 any 허용 안됨

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