배열(Array)

개요

배열(Array)은 같은 타입의 데이터를 메모리상에 연속적으로 저장하는 자료구조로, 프로그래밍에서 가장 기본적이면서도 핵심적인 구조 중 하나다. 인덱스를 기반으로 요소에 빠르게 접근할 수 있으며, 리스트, 행렬, 문자열 등 다양한 형태로 확장되어 활용된다. 정렬, 탐색, 해싱, 동적 프로그래밍 등 거의 모든 알고리즘에서 필수적으로 사용된다.

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1. 개념 및 정의

항목	설명
정의	같은 데이터 타입을 가지는 원소들이 메모리상에 연속적으로 배치된 구조
인덱스	0부터 시작하는 정수로, 각 원소에 접근하는 주소 역할
특징	빠른 접근 속도 (인덱스 기반), 고정된 크기 (정적 배열 기준)

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2. 배열의 특징

항목	설명
시간 복잡도 (접근)	O(1) (arr[i]로 바로 접근 가능)
시간 복잡도 (삽입/삭제)	O(n) (중간에 삽입/삭제 시 전체 이동 필요)
공간 효율성	높음 (정해진 크기만큼 연속 메모리 할당)
타입 일관성	정적 배열은 동일 타입만 저장 (C, Java 등)

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3. 배열의 종류

유형	설명	예시
1차원 배열	선형 구조	[1, 2, 3, 4, 5]
2차원 배열	행렬 구조	[[1, 2], [3, 4]]
다차원 배열	텐서 등 고차원 구조	[[[1], [2]], [[3], [4]]]
동적 배열	크기가 가변적인 배열 구조 (Python 리스트 등)	list.append() 가능

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4. 배열 관련 연산 예시 (Python)

arr = [10, 20, 30, 40, 50]
print(arr[2])  # 30
arr.append(60)  # 삽입
arr.pop(1)  # 삭제: 20 제거
arr[3] = 100  # 수정
print(arr)  # [10, 30, 40, 100, 60]

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5. 배열과 리스트 차이점 (Python 기준)

항목	배열 (array 모듈)	리스트 (list)
타입 제한	동일 타입만 허용	다양한 타입 가능
메모리 효율	높음	낮음
속도	더 빠름 (일반적으로)	다기능 제공
유연성	낮음	높음 (append, remove 등)

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6. 배열의 장단점

구분	장점	단점
접근 속도	O(1) 인덱싱으로 매우 빠름	삭제/삽입이 느림 (O(n))
공간 사용	연속 메모리로 공간 효율 높음	크기 변경 불가 (정적 배열)
구현 단순성	사용법 직관적	중간 삽입/삭제에 불리

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7. 활용 분야

분야	활용 예시
알고리즘	정렬, 탐색, DP 테이블 구성
수학	행렬, 벡터 표현
컴퓨터 그래픽스	이미지 픽셀 데이터 저장
데이터베이스	고정 길이 레코드 저장
머신러닝	텐서 연산, NumPy 배열 처리

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8. 결론

배열은 모든 프로그래밍 언어에서 가장 기초적이고 핵심적인 자료구조로, 빠른 인덱스 접근과 정형화된 데이터 처리를 가능하게 한다. 크기가 고정된 단점이 있지만, 리스트/벡터 등으로 확장되어 다양한 문제에 사용된다. 알고리즘을 공부하거나 구현하는 데 있어 배열의 이해는 필수적이다.