[ 자료 구조 ] 스택(Stack) / 큐(Queue)

Stack / Queue

• 스택(Stack)과 큐(Queue)는 리스트(List) 자료구조입니다.

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Stack 알아보기

• Stack은 쌓다, 쌓이다, 포개지다 와 같은 뜻을 가지고 있다.
  • 데이터(data)를 순서대로 쌓는 자료구조이다.

Stack의 구조

원통을 자료구조 Stack, 구슬을 데이터(data)로 비유하면 구슬을 차례대로 원통에 넣었을 때 가장 나중에 넣은 구슬이 원통의 가장 상단에 있다. 

그렇다면 구슬을 빼는 경우는 가장 나중에 넣었던 원통 상단에 위치한 구슬을 가장 먼저 뺄 수 있다.

아래 스택의 특징을 보면 이해가 될 것 이다.

• 스택의 특징은입력과 출력이 하나의 방향, 스택의 최상단에서만 이루어 지는 제한적 접근에 있다.
• Stack에 데이터를 넣는 것을 'PUSH', 데이터를 꺼내는 것을 'POP'이라고 한다.

Stack의 특징

1. LIFO(Last In First Out)

• 먼저 들어간 데이터는 제일 나중에 나오는 후입 선출의 구조
• 데이터를 저장하고 검색하는 프로세스가 매우 빠르다.

예1) 1, 2, 3, 4를 스택에 차례대로 넣습니다.

stack.push(데이터)
|  4  | <- top
|  3  |
|  2  |
|  1  |
들어간 순서대로, 1번이 제일 먼저 들어가고 4번이 마지막으로 들어가게 됩니다.

예2) 스택이 빌 때까지 데이터를 전부 빼냅니다.

stack.pop()
|    |
|    |
|    |
|    |
4, 3, 2, 1
제일 마지막에 있는 데이터부터 차례대로 나오게 됩니다.

2. 하나의 입출력 방향

• 데이터를 넣고 뺄 수 있는 곳은 스택의 가장 최상단뿐이다.

3. 데이터는 하나씩 넣고 빼기

• 스택에 한 개씩 여러 번 데이터를 넣어 스택 내부에 데이터가 여러 개 쌓여 있다고 하더라도,
  데이터를 뺄 때는 스택의 가장 최상단에서 한 번에 한 개의 데이터만을 뺄 수 있다.

 

Stack 사용 예제

• 대표적으로 브라우저의 뒤로 가기, 앞으로 가기 기능을 구현시 사용한다.
  • 순서
    1.  새로운 페이지로 접속할 때  Prev  stack에 보관
    2.  뒤로가기 버튼을 눌러 이전 페이지로 돌아갈 때는 현재 페이지를 Next Stack에 보관, Prev  stack에 가장 나중에 보관된 페이지를 현재 페이지로 가져옴
    3.  앞으로 가기 버튼을 눌러 앞에 방문한 페이지로 이동할 때는  Next Stack의 가장 마지막으로 보관된 페이지를 가져옴
    4. 마지막으로 현재 페이지를 Prev  Stack에 보관

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Queue 알아보기

• 큐(Queue)는 줄을 서서 기다리다, 대기행렬이라는 뜻을 가지고 있다.
• Queue는 데이터(data)가 입력된 순서대로 처리할 때 주로 사용한다.

Queue의 구조

• Queue는 Stack과 반대되는 개념으로, 먼저 들어간 데이터(data)가 먼저 나오는
  FIFO(First In First Out) 혹은 LILO(Last In Last Out)을 특징으로 가지고 있다.
• 데이터를 입력할 시에는 큐의 끝에서(tail), 데이터를 출력할 때는 큐의 맨 앞에서(head) 진행된다.
• Queue에 데이터를 넣는 것을 'enqueue', 데이터를 꺼내는 것을 'dequeue'라고 함 

 

Queue의 특징

1. FIFO (First In First Out)

• 먼저 들어간 데이터가 제일 처음에 나오는 선입선출의 구조

예1) 1, 2, 3, 4를 큐에 차례대로 넣습니다.

						queue.enqueue(데이터)
출력 방향(head) 	<---------------------------< 입력 방향(tail)
					1 <- 2 <- 3 <- 4
				<---------------------------<
들어간 순서대로, 1번이 제일 먼저 들어가고 4번이 마지막으로 들어가게 됩니다.

예2) 큐가 빌 때까지 데이터를 전부 빼냅니다.

						queue.dequeue(데이터)
출력 방향(head)	 <---------------------------< 입력 방향(tail)

				 <---------------------------<
1, 2, 3, 4
제일 첫 번째 있는 데이터부터 차례대로 나오게 됩니다.

2. 두 개의 입출력 방향

• Queue 자료구조는 데이터의 입력, 출력 방향이 다르다.
  • 데이터를 입력할 때는 큐의 맨 끝(tail)으로만 입력이 가능하며 데이터를 출력할 때는 큐의 맨 앞(head)으로만 출력이 가능
  • 입출력 방향이 같다면 Queue 자료구조라고 볼 수 없다.

3. 데이터는 하나씩 넣고 빼기

• 큐에 한 개씩 여러 번 데이터를 넣어 큐 내부에 데이터가 여러 개 쌓여 있다고 하더라도,
  데이터를 뺄 때는 큐의 맨 앞에서 한 번에 한 개의 데이터만을 뺄 수 있다.

Queue의 사용 예제

• Queue는 컴퓨터에서도 광범위하게 활용된다.
  • 프린터에서 여러 문서를 순서대로 인쇄할 때 사용된다.
  • 컴퓨터와 프린터 사이의 데이터(data) 통신정리
    • 일반적으로 프린터는 속도가 느림
    • CPU는 프린터와 비교하여, 데이터를 처리하는 속도가 빠름
    • CPU는 빠른 속도로 인쇄에 필요한 데이터(data)를 만든 다음, 인쇄 작업 Queue에 저장하고 다른 작업을 수행
    • 프린터는 인쇄 작업 Queue에서 데이터(data)를 받아 들어온 순서대로 일정한 속도로 인쇄