자바의 스트림(Stream)

• 자바 스트림은 입출력 장치와 자바 응용 프로그램 연결
• 입력 스트림 : 입력 장치 -> 자바 프로그램
• 출력 스트림 : 자바 프로그램 -> 입력 장치
• 입출력 스트림 기본 단위 : 바이트
• 바이트 입출력 스트림 : 단순 바이트 스트림 처리 (Ex. binary 파일)
• 문자 입출력 스트림 : 문자만 입출력하는 스트림 (Ex. txt 파일)

바이트 스트림

1. FileInputStream

• 파일 읽기

FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\test.txt");
int c;
while((c = fin.read()) != -1) {  // 파일의 끝을 만나면 -1 return
    System.out.print((char)c); 
}

2. FileOutputStream

• 파일 쓰기

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("c:\\test.out");
int num[]={1,4,-1,88,50};
byte b[]={7,51,3,4,1,24};
for(int i=0; i<num.length; i++) {
    fos.write(num[i]);
}
fos.write(b); 
fos.close();

문자 스트림

• 유니코드로 된 문자를 입출력하는 스트림
• Reader / Writer
• InputStreamReader / OutputStreamWriter : 바이트 스트림과 문자 스트림을 연결
• FileReader / FileWriter : 텍스트 파일에서 문자 데이터 입출력

1. FileReader

• 텍스트 파일 읽어 오기

FileReader fileReader;
try {
    fileReader = new FileReader("c:\\windows\\system.ini");
    int c;
    while ((c = fileReader.read()) != -1) {  // 한 문자씩 읽음
        System.out.print((char) c);
    }
    fileReader.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

2. InputStreamReader

• 한글 텍스트 파일 읽어 오기

InputStreamReader inputStreamReader;
FileInputStream fileInputStream;

try {
    fileInputStream = new FileInputStream("c:\\Users\\Dell\\Desktop\\test.txt");
    inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream);

    int c;
    while ((c = inputStreamReader.read()) != -1) {
        System.out.print((char) c);
    }

    inputStreamReader.close();
    fileInputStream.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

3. FileWriter

• 텍스트 파일에 키보드로 입력한 값 저장하기

Scanner sc = new Scanner(System.in);
FileWriter fileWriter;
int c;

try {
    fileWriter = new FileWriter("c:\\Users\\Dell\\Desktop\\test.txt");
    String line = sc.nextLine();
    fileWriter.write(line);
    sc.close();
    fileWriter.close();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

컬렉션

• 요소(element)라고 불리는 가변 개수의 객체들의 저장소
• 객체들의 컨테이너라고도 불림
• 고정 크기의 배열을 다루는 어려움 해소
• 다양한 객체를 삽입, 삭제 검색 할 수 있음
• 컬렉션은 제네릭 기법으로 구현됨

제네릭

• 특정 타입만 다루지 않고 여러 종류의 타입으로 변신할 수 있도록 클래스나 메서드를 일반화시키는 기법

Vector<E>	// 제네릭 벡터
Vector<Integer>	// 정수만 다루는 벡터
Vector<Stirng> // 문자열만 다루는 벡터

ArrayList<E>

• 가변 크기의 배열

ArrayList<Integer> = new ArrayList<>();

Iterator<E>

• 컬렉션의 순차 검색에 이용

• iterator() 메서드
  • 메서드를 호출하면 Iterator 객체 반환
  • Iterator 객체를 이용하여 index 없이 순차 검색 가능

Iterator<Integer> it = al.iterator();
while(it.hasNext()) {
	int n = it.next();
  	System.out.println(n);
}

Iterator 개념을 접했다면 for, while과 같은 반복문과 비교했을 때 속도 비교에 관하여 궁금증이 생길 수 있다.
해당 내용과 관련해서 잘 정리된 포스트가 있어 링크를 남긴다.
반복문 속도 비교 링크: https://3colored.tistory.com/5

HashMap<E>

• 키(key)와 값(value)의 쌍으로 구성되는 요소를 다루는 컬렉션
• 주요 메서드
  - put() : 요소 삽입
  - get() : 요소 검색 (값 접근의 경우 키를 이용)
  

  

LinkedList<E>

• ArrayList 클래스와 유사하게 작동
• element 객체들은 양방향으로 연결되어 관리
• element 객체는 맨 앞, 맨 뒤 또는 인덱스를 이용하여 중간에 삽입 가능
• 스택이나 큐로 사용 가능

Collections 클래스

• 컬렉션에 대해 연산 수행, 결과로 컬렉션 return
• 모든 메서드는 static 타입
• 주요 메서드
  - sort() : 정렬
  - reverse() : element의 순서를 반대로
  - max(), min() : 최댓값, 최솟값
  - binarySearch() : 특정 값 검색

제네릭 객체 생성 - 구체화

• 타입 매개 변수에 기본 타입은 사용할 수 없음 (Ex. int)
  

  

이미지 출처 : 명품 JAVA 프로그래밍 (황기태, 김효수 저)

상속(Inheritance)

• 상위 클래스의 특성을 하위 클래스에 물려주는 것 (Ex. 자동차 -> 스포츠카 )
• superclass : 특성을 물려주는 상위 클래스
• subclass : 특성을 물려받는 하위클래스

public class Car {
    ...
}

public class SportsCar extends Car {
    ...
}

public class Lamborghini extends SportsCar {
    ...
}

자바 상속

• 클래스를 다중 상속 지원하지 않음 (cf. Python)
• 상속 횟수는 무제한
• 최상위 클래스는 java.lang.Object

슈퍼 클래스와 서브 클래스

• 서브 클래스의 객체에는 슈퍼 클래스가 멤버가 포함
  • 슈퍼 클래스의 private 멤버는 상속되지만 서브 클래스에서 직접 접근 불가
  • 슈퍼 클래스 내의 public 또는 protected 메서드를 통해 접근 가능

캐스팅

• 업캐스팅(upcasting) : 서브 클래스의 레퍼런스 값을 슈퍼 클래스 레퍼런스에 대입
  • 슈퍼 클래스의 멤버만 접근 가능
• 다운캐스팅(downcasting) : 슈퍼 클래스 레퍼런스를 서브 클래스 레퍼런스에 대입
  • 업캐스팅된 것을 다시 원래대로 되돌림
• instanceof
  • 업캐스팅된 레퍼런스는 객체의 진짜 타입을 구분하기 어려움
  • instanceof 연산자를 통해 객체의 진짜 타입 식별
  • true/false로 값 return

class Person {
    ...
}

class Student extends Person{
    ...
}

public static void main(String[] args) {
    Person p = new Student();   // upcasting
    Student s;
    s = (Student) p;    // downcasting
    if (p instanceof Person)    // true
    if (p instanceof Student)   // false
    if (s instanceof Person)    // false
    if (s instanceof Student)   // true
}

메서드 오버라이딩 (Method Overriding)

•  슈퍼 클래스의 메소드를 서브 클래스에서 재정의
• 메소드 이름, 인자, 타입, 개수, 리턴 타입 등을 모두 동일하게 작성
• static, private, final 메서드는 오버라이딩 불가

class Person {
    String name;
    ...
    void info() {
        System.out.println("사람 : " + this.name);
    }
}

class Student extends Person{
    void info() {
        System.out.println("학생 : " + this.name); // Overriding
    }
}

오버라이딩과 오버로딩을 혼동하지 말자

추상 메소드 (abstract method)

• 선언되어 있으나 구현되어 있지 않은 메서드
• abstract 키워드로 선언 (Ex. public abstract int getValue();)
• 서브 클래스에서 오버라이딩해서 구현

추상 클래스 (abstract class)

• 추상 메서드를 하나라도 가진 가진 클래스 or 클래스 앞에 abstract로 선언한 클래스
• 추상 클래스는 인스턴스를 생성할 수 없다.

abstract class Person {
    public String name;
    abstract public void walk();
}

추상 클래스의 용도

• 설계와 구현 분리
• 서브 클래스마다 목적에 맞게 추상 메소드를 다르게 구현

인터페이스 (inferface)

• 모든 메서드가 추상 메서드인 클래스
• 인터페이스는 상수와 추상 메서드로만 구성, 변수 필드 선언 불가
• 객체 생성 불가, 레퍼런스 변수는 선언 가능
• interface 키워드로 선언 (Ex. public interface Driver{})

public interface Car {
    int MAX_SPEED = 300;    // static fianl 생략, 상수 필드 선언
    int drive(int speed);   // abstract public 생략, 추상 메소드 선언
}

new Car();  // Error : inferface는 객체 생성 불가
Car car;    // 레퍼펀스 변수는 선언 가능

인터페이스 다중 구현

• 인터페이스를 이용하여 다중 상속 구현 가능

inferface USBModule {
    void connectUSB();
}

inferface PrintModule{
    void setColor();
    void printAll();
}

public class PrintDriver implements USBModule, PrintModule {
    void connectUSB() {...};
    void setColor() {...};
    void printAll() {...};
    
    // 추가적으로 다른 메소드 작성 가능
    boolean getState() {...}
}

이미지 출처 : 명품 JAVA 프로그래밍 (황기태, 김효수 저)

이분 탐색이란?

순차탐색처럼 처음부터 끝까지 모든 데이터를 확인하여 찾는 것이 아니라
정렬되어 있는 데이터를 대상으로 탐색범위를 절반씩 줄여가며 찾아가는 탐색 방법.

이분 탐색의 전제 조건은 정렬되어 있는 데이터를 대상으로 한다는 것.

탐색 과정

1 2 3 4 5 6 이라는 값에서 4를 찾는다면
배열의 중간에 위치한 3을 골라 4와 비교하여
찾아야하는 값인 4가 3보다 크므로
3보다 왼쪽에 위치한 값은 탐색하지 않고
3보다 큰 값들인 오른쪽에 위치한 값들의 대상으로 다시 탐색 시도

3보다 큰 값인 4부터 6중 다시 중간값 5와 비교하여 4는
5보다 작으므로 5의 왼쪽 값들을 대상으로 탐색 시도
5의 왼쪽값은 4밖에 없으므로 4와 4를 비교하여 일치하므로 탐색 종료

만약 해당 자리에 4가 아닌 다른 값이 있었다면 탐색종료
그 외 값을 찾지 못할 때 탐색 종료는 인덱스를 판단해서 결정

예제 그림

효율성

처음부터 끝까지 원하는 값을 찾을 때까지 탐색을 계속하는 순차 탐색은

Worst Case일 때 O(n)의  시간 복잡도를 보여줌.
10만개의 데이터가 있다면 10만번 탐색 시도.

그러나, 이분 탐색은 탐색 대상을 절반씩 계속해서 줄여나가기 때문에

Worst Case일 때 O(log N) 이 됨.
10만개의 데이터가 있다고 하더라도 약 16번 정도로 탐색을 끝낼 수 있음. 

Best Case는 중간값이 탐색 대상일때니까 O(1).

관련 문제

https://www.acmicpc.net/problem/1920
https://www.acmicpc.net/problem/1654
https://www.acmicpc.net/problem/1300
https://www.acmicpc.net/problem/10816

참고 사이트

https://satisfactoryplace.tistory.com/39
https://wootool.tistory.com/62

추천 사이트

https://anster.tistory.com/152
https://blockdmask.tistory.com/167