[C# Basic] 배열, 컬렉션, 인덱서

업데이트: July 20, 2020

이번에는 데이터를 다루기 편하게 만들어주는 C#의 배열과 컬렉션, 인덱서에 대해 알아보자.

* 배열의 선언

데이터형식[] 배열이름 = new 데이터형식[용량];  // 선언방법

string[] array = new string[5];  // 선언예제
array[0] = "0번";
Console.WriteLine(array[0]);  // 0번 출력

같은 데이터 타입의 여러 변수를 한 곳에 담기 위해 배열을 사용할 수 있다.
for 문이나 foreach 문을 이용해 더욱 간결한 소스코드를 만들 수 있다.

* 배열의 초기화

string[] array = new string[3]{"Bono", "Porori", "Hello"};  // 1. 컬렉션초기자를 이용한 초기화
string[] array2 = new string[]{"Bono", "Porori", "Hello"};  // 2. 배열의 용량을 생략
string[] array3 = {"Bono", "Porori", "Hello"};  // 3. 할당할 데이터만 입력

위와 같이 초기화 방법은 세가지로 볼 수 있다.
세번째 방법이 가장 간단해 보이지만 첫번째 방법이 가독성이 제일 좋다. 코드는 남이 읽기 쉽게 쓰는것이 좋다.

* System.Array

배열은 System.Array 형식에서 파생된다. 따라서 System.Array의 특성과 메소드를 파악하면 배열을 이용한 많은 것을 할 수 있다.
예를 들어 몇가지만 살펴보자면,
- Sort() : 배열을 정렬한다
- IndexOf() : 배열에서 찾고자 하는 특정 데이터의 인덱스를 반환한다.
- Length : 배열의 길이를 반환한다.

* 2차원배열, 다차원배열

int[ , ] array = new int [1, 2];  // 2차원배열
array[0,0] = 1;
array[0,1] = 2;
int[ , ] array2 = new int[1, 2]1  // 선언과 동시에 초기화

2차원 배열은 위와 같이 사용할 수 있다. 표 형태로 생각하면 이해하기 쉽다.
2차원 배열 외에도 3차원, 4차원 등의 다차원 배열이 있다. 2차원배열도 읽기 쉬운편은 아니다. 꼭 사용해야 하는 경우라면 2차원배열까지만 사용하고 그 이상의 배열은 모르는편이 낫다.

* 가변배열

int[][] array = new int[3][];
array[0] = new int[5]{1, 2, 3, 4, 5};
array[1] = new int[3]{1, 2, 3};
array[2] = new int[1]{1};

2차원 배열과 비슷하지만 가변배열은 길이가 서로 다를 수 있다는점이 다르다.
위 예제에서는 0번 요소에는 길이가 5인 배열, 1번 요소에는 길이가 3인 배열, 2번 요소에는 길이가 1인 배열이 할당되었다.

* Collection

컬렉션이란 같은 성격의 데이터를 담는 자료 구조를 말한다.
배열도 컬렉션의 일부에 해당된다.
.NET 프레임워크의 대표적인 컬렉션 클래스는 ArrayList, Queue, Stack, Hashtable 이 있다.

* ArrayList

ArrayList list = new ArrayList();
list.Add(10);  // 리스트에 요소 추가.  서로 다른 데이터타입이 올 수 있다.
list.Add("Bono");
list.Add(true);

list.RemoveAt(1);  // "Bono" 삭제

list.Insert(1, "Porori");  // 1번 인덱스에 "Porori" 삽입.

ArrayList는 배열과 가장 유사한 컬렉션이다.
ArrayList는 배열과 달리 용량을 지정할 필요 없이 필요에 따라 자동으로 용량이 늘어나거나 줄어든다.
Add() 메소드는 컬렉션의 가장 마지막 요소 뒤에 새 요소를 추가한다
RemoveAt() 메소드는 특정 인덱스의 요소를 삭제한다
Insert() 메소드는 특정 인덱스에 새로운 요소를 삽입한다.
각 요소는 데이터타입이 모두 달라도 된다.
ArrayList의 요소의 데이터타입이 달라도 되는 이유는 각 메소드들이 object 형식의 매개변수를 받고 있기 때문이다. 하지만 이로 인해 불필요한 박싱/언박싱이 일어나면서 성능에는 좋지 않은 영향을 준다. ArrayList가 다루는 데이터가 많아지면 성능 저하는 더 많이 생길 것이다. 이는 바로 뒤에서 살펴볼 Queue, Stack, Hashtable에서도 동일하게 발생하는 문제이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일반화 컬렉션이 존재한다. 이는 다음 장에서 살펴보자.

* Queue

Queue que = new Queue();
que.Enqueue(1);
que.Enqueue("2");

object a = que.Dequeue();  // 가장 앞 요소 1을 꺼낸다

선입선출법에 해당하는 자료구조이다. 입력은 가장 뒤에서, 출력은 가장 앞에서만 이루어진다.
Enqueue() 메소드는 가장 뒤에 데이터를 입력한다
Dequeue() 메소드는 가장 앞 요소를 반환한다

* Stack

Stack stack = new Stack();
stack.Push(1);
stack.Push(2);

int a = stack.Pop();  // 가장 뒤 요소 2를 꺼낸다

Queue와는 반대로 먼저 들어온 데이터가 나중에 나가는 구조이다. 후입선출 방식에 해당된다.
Push() 메소드는 데이터를 가장 뒤에 입력한다
Pop() 메소드는 가장 뒤에 있는 데이터를 반환한다

* Hashtable

Hashtable hash = new Hashtable();
hash["Name"] = "Bono";  // Name 이라는 Key 에 Bono 라는 Value 할당
hash["Age"] = 15;

Console.WriteLine(hash["Age"]);

Hashtable은 키와 값 형태로 이주어진 자료구조이다.
데이터 출력시 키를 가지고 검색하므로 속도가 빠르다는 장점이 있다. 배열에서 요소를 찾는 경우 컬렉션을 정렬해서 이진탐색을 하거나 순차적으로 리스트를 탐색하지만 Hashtable은 키를 이용해 데이터가 저장된 컬렉션 내의 주소를 바로 계산해낸다. 이 과정을 Hashing이라 한다.

* 컬렉션 초기화 방법

int[] array = {1, 2, 3};

ArrayList list = new ArrayList(arr);  // 배열을 이용한 초기화
Queue queue = new Queue(arr);
Stack stack = new Stack(arr);

ArrayList list2 = new ArrayList(){1, 2, 3};  // 컬렉션 초기자를 이용한 초기화

Hashtable hash = new Hashtable(){  // 딕셔너리 초기자를 사용한 초기화
    [1] = 1,  // ; 이 아닌 , 로 항목을 구분
    [2] = 2
}

Hashtable hash2 = new Hashtable(){  // 컬렉션 초기자를 이용한 초기화
    {1, 1},
    {2, 2}
}

ArrayList, Queue, Stack 은 배열을 이용한 초기화가 가능하다.
ArrayList 는 추가적으로 컬렉션 초기자를 이용해 초기화하는 것이 가능하다. Queue, Stack은 불가능하다. 컬렉션 초기자는 IEnumerable 인터페이스와 Add() 메소드를 구현하는 컬렉션만 지원하는데 두 컬렉션은 IEnumerable은 상속하지만 Add() 메소드를 구현하고 있지 않다.
Hashtable은 딕셔너리 초기자를 이용할 수도 있고 컬렉션 초기자를 이용할 수도 있다.

* 인덱서

class Bono{
    private string[] say;  // private 필드 선언
    
    public Bono(){
        say = new String[3];  // private 필드 초기화
    }
    
    // **인덱서**
    public string this[int index]{  
        get{
            return say[index];  // 해당 인덱스 값을 반환
        }
        set{
            if(index >= say.Length){  // 인덱스가 배열의 길이보다 큰 경우
                Array.Resize<string>(ref say, index+1); // 배열 길이 추가
            }
            say[index] = value;  // 해당 인덱스에 값 할당
        }
    }
}

...
// 인덱서 사용시
Bono bono = new Bono();
bono[0] = "안녕";
bono[1] = "Hello";

인덱서는 인덱스를 이용해 객체 내의 데이터에 접근할 수 있도록 해주는 프로퍼티라고 생각할 수 있다. 객체를 배열처럼 사용할 수 있게 해준다.
인덱서와 프로퍼티는 비슷해 보이는데 이 둘이 다른 점은 인덱서에서는 인덱스를 이용해 데이터를 읽고 쓴다는 점이다.
위 예제에서 Bono 객체를 생성하면 해당 객체를 배열처럼 쓸 수 있게 된다.

* foreach가 가능한 객체 만들기

foreach 구문은 IEnumerable과 IEnumerator을 상속하는 형식만 지원한다. 즉 배열이나 리스트 같은 컬렉션에서만 사용이 가능하다.
새로 만든 객체를 foreach가 가능하도록 하려면 해당 인터페이스를 상속받고 구현해야한다.

1) IEnumerable 인터페이스

IEnumerable 인터페이스가 가지고 있는 메소드는 IEnumerator GetEnumerator() 하나 뿐이다.
GetEnumerator() 메소드를 구현할때는 yield return문을 사용해야 한다.
yield return문은 메소드의 실행을 일시정지시키고 호출자에게 결과를 반환한다
메소드가 다시 호출되면 yield return이나 yield break(완전 중지)를 만날때까지 나머지 작업을 실행한다.

2) IEnumerator 인터페이스

GetEnumerator() 메소드는 IEnumerator 인터페이스를 상속하는 클래스의 객체를 반환하면 된다.
IEnumerator 인터페이스는 총 3개의 메소드를 가지고 있다
boolean MoveNext() : 다음 요소로 이동. 컬렉션의 끝을 지나면 false, 이동 성공시 true 반환
void Reset() : 컬렉션의 첫 위치의 앞으로 이동. 0번이 첫 요소라면 -1로 이동한다.
Object Current { get; } : 컬렉션의 현재 요소를 반환

예제를 한 번 만들어보자.

using System;
using System.Collections;

namespace EnumerableTest{
    class Bono : IEnumerable, IEnumerator{  // 두 인터페이스 상속
        private int[] array;
        private int position = -1;  // 컬렉션의 현재 위치 초기값.  0이 아닌 -1로 시작.  movenext() 시 0으로 이동하게 됨
        
        public Bono(){  // 생성자에서 배열 초기화
            array = new int[3];
        }

        public int this[int index]{  // 인덱서
            get{
                return array[index];  // 해당 인덱스의 값 반환
            }
            set{
                if(index >= array.Length){  // 인덱스가 배열의 길이보다 크면
                    Array.Resize<int>(ref array, index + 1);  // 배열 리사이즈
                }
                array[index] = value;  // 해당 인덱스에 값 할당
            }
        }
        
        // IEnumerator 멤버
        public object Current{
            get{
                return array[position];  // 현재 위치의 값을 반환
            }
        }
        
        // IEnumerator 멤버
        public bool MoveNext(){
            if (position == array.Length -1){  // 더이상 이동이 불가능한 경우 초기화 후 false 반환
                Reset();
                return false;
            }
            position++;  // 위치 1 이동
            return true;
        }
        
        // IEnumerator 멤버
        public void Reset(){
            position = -1;  // 위치값 초기화
        }
        
        // IEnumerable 멤버
        public IEnumerator GetEnumerator(){
            for (int i = 0; i < array.Length; i++){
                yield return array[i];  // 각 요소를 하나씩 반환
            }
        }
    }
    
    class MainApp{
        static void Main(){
            Bono bono = new Bono();
            
            for(int i=0; i < 5; i++){
                bono[i] = i;  // 인덱서를 이용한 변수 세팅
            }
            
            foreach(var temp in bono){  // IEnumerator GetEnumerator() 이 실행되면서 각 요소를 하나씩 반환
                Console.WriteLine(temp);
            }
        }
    }
}

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bonobono

[C# Basic] 배열, 컬렉션, 인덱서

* 배열의 선언

* 배열의 초기화

* System.Array

* 2차원배열, 다차원배열

* 가변배열

* Collection

* ArrayList

* Queue

* Stack

* Hashtable

* 컬렉션 초기화 방법

* 인덱서

* foreach가 가능한 객체 만들기

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참고

[C# Basic] 예외처리

[C# Basic] 일반화 프로그래밍(Generic)

[C# Basic] 프로퍼티 사용법

[C# Basic] 인터페이스 사용법