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What a nice..3.1 Java의 배열
배열 : 객체이며, t[]형태, t는 배열의 원소 타입.
ex) 원소 타입이 프리미티브인 int이면 배열 타입은 int[]
배열의 원소 타입 – 프리미티브, 클래스, 인터페이스, 배열 모두 가능
ex) int[] a //원소는 프리미티브 타입 int
String[] args //원소는 객체 타입 String
List[] lists; //원소는 인터페이스 타입 List
double[][] matrix //원소는 배열 타입 double[]
1) 배열의 선언과 초기화, 값 할당
new 연산자 : 배열 – 메모리 할당, []안의 수만큼 메모리 할당, 원소타입이 프리미티브 일때 해당 타입의 0값으로 초기화
비배열 – 클래스 생성자 호출
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public static void main(String[] args) { int[] a = {1,2,3}; //1)선언+초기화+값 할당(초기화 리스트(Initialization list) System.out.println("a[1]: "+a[1]); int[] b; //2)선언 - 원소가 프리미티브타입 int인 배열로 객체 b선언 b= new int[3]; //초기화 - new연산자로 메모리 할당(객체 b 생성), 배열의 크기는 3 b[1] = 99; //값 할당 System.out.println("b[0]: "+b[0]); System.out.println("b[1]: "+b[1]); int[] c; //3)선언 c = new int[]{4,5,6}; //초기화 + 값할당 ////new int[]{4,5,6}; 익명배열(anonymous array) System.out.println("c[1]: "+c[1]); } |
배열의 크기 : a.length
ArrayIndexOutOfBoundsException : 배열의 크기 a를 벗어나면 예외처리
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public static void main(String[] args) { try{ int value; int array[] = {6, 16, 26,36,46,56,66,76}; int index = 8; value = array[index]; // <-- 여기서 발생 System.out.println("Execution does not reach here if there is a invalid index."); }catch(ArrayIndexOutOfBoundsException e){ System.out.println( "Valid indexes are 0, 1,2,3, 4,5,6 or 7" ); } } |
java에서 배열의 특성
1) 다른 객체와 마찬가지로 배열도 그에 대한 여러개의 참조를 가질 수 있다.
int[] aa = a;
2) 메소드의 매개변수 리스트에 배열 매개변수를 선언할 수 있다.
public void print(int[] a)
3) 배열은 이름만 이용해서 메소드로 전달된다.
print(a);
4) 배열 타입은 메소드에 대한 리턴 타입이 될 수 있다.
public int[] randomArray(int n)
5) 배열을 다른 배열에 할당해도 실제로 복사되는 것이 아니라, 다른 이름(참조)만 부여하게 된다.
b = a; //a[]와 b[]는 동일 배열이 됨
6) 배열을 복사하려면, System 클래스에 정의된 arraycopy() 메소드를 이용할 수 있다.
System.arraycopy(a, 0, b, 0, a.length);
7) 중복 배열을 생성하려면, Object 클래스에 정의된 clone() 메소드를 이용할 수 있다.
b= (int[])a.clone(); //clone()에 대한 리턴 타입이 Object이므로, 타입을 배열로 변환해야 함
8) 배열은 대개 for루프를 이용해서 처리된다.
for(int i = 0; i < a.length; i++)
a[i] = random.netxInt(1000);
9) 배열이 final로 선언되면 그 참조는 재할당될 수 없다.
final int[] a = {22,44, 66,88};
a[3] = 99; //ok
a = new int[8] //불법임
10) 메모리 할당 참조
[리스팅3.1] 배열의 테스팅
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public class Main { private static java.util.Random random = new java.util.Random(); public static void main(String[] args) { int[] a = randomInts(10,1000); int[] aa = (int[])a.clone(); // creates a duplicate of a in aa print(a); print(aa); a[0] = a[1] = a[2] = 888; print(a); print(aa); } public static int[] randomInts(int n, int range) { int[] a = new int[n]; for (int i=0; i<n; i++) a[i] = random.nextInt(range); return a; } public static void print(int[] a) { System.out.print("{"+a[0]); for (int i=1; i<a.length; i++) System.out.print(","+a[i]); System.out.println("}"); } } |
3.2 Java에서 배열의 프린팅
배열의 이름 : 배열에 대한 참조 변수의 이름
메모리(Stack)에서 배열의 시작주소를 저장, 16진수
예) [I@73d6a5
[ : 배열 I : int @ : at 73d6a5 : 배열 첫번째 바이트의 16진수 주소. 0x73d6a5질문 : [리스팅 3.2]배열의 크기가 7이고, int는 4byte를 차지하는데 왜 56byte를 메모리에서 갖나?
ox73d6a5 + 0×37 = ox73d6dd(십진수 7,591,589 ~ 7,591,645)
[리스팅3.2] 배열 참조의 프린팅
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public class Print { public static void main(String[] args) { int[] a = {66, 33, 99, 88, 44, 55, 22}; System.out.println(a); } } |
3.3 간단한 배열 알고리즘
알고리즘 3.1 – 최대값 원소
입력 : 비교가능한 원소들의 시퀀스{a1, a2….. , an-1}
출력 : 인덱스 값 m
후조건 : 모든 i에 대해 am >= ai
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public static void main(String[] args) { int[] a = {66, 33, 99, 88, 44, 55, 22}; int max_i; max_i = max(a); System.out.println(max_i); } static int max(int[] x){ int m = 0; for (int i = 0; i < x.length; i++){ if (x[i] > x[m]){ m = i; } } return m; } |
알고리즘 3.2 – swap
[리스팅3.3] swap() 메소드|
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void swap(int[] a, int i, int j) { int ai = a[i], aj = a[j]; if (ai == aj) return; a[i] = aj; a[j] = ai; } |
3.4 객체의 배열
배열의 타입이 프리미티브라면 모든 원소는 동일 타입이어야 함.
원소 타입이 참조라면 선언된 원소 타입의 확장에 속하기만 하면 됨. -> 이질배열(heterogeneus array)
[리스팅3.4] 객체의 이질 배열|
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public class ObjectArray { public static void main(String[] args) { String s="Mercury"; Float x = new Float(3.14159); java.util.Date d = new java.util.Date(); int[] a = new int[] {11, 33, 55, 77, 99}; Object[] objects = {s, x, d, a}; print(objects); } static void print(Object[] a) { System.out.print("{" + a[0]); for (int i=1; i<a.length; i++) System.out.print("," + a[i]); System.out.println("}"); if (a[0] instanceof String) System.out.println(((String)a[0]).charAt(6)); if (a[1] instanceof Float) System.out.println(((Float)a[1]).isNaN()); if (a[2] instanceof java.util.Date) System.out.println(((java.util.Date)a[2]).getTime()); if (a[3] instanceof int[]) System.out.println(((int[])a[3]).length); } } |
3.5 순차 탐색
알고리즘 3.3 순차탐색
입력 : 시퀀스{a0, a1, a2…. an-1}, 목표 값 x
출력 : 인덱스 값 i
후조건 : ai = x 또는 모든 aj≠x 일 때 i = -n
복잡도 : Θ(n), 실행시간이 리스트의 길이 n에 비례한다. 크기가 2배 증가하면 실행시간도 2배 증가
[리스팅3.5] 순차탐색
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public class TestSequentialSearch { public static void main(String[] args) { int[] a = {66,44,99,33,55,22,88,77}; print(a); System.out.println("search(a," + 55 + "): " + search(a,55)); System.out.println("search(a," + 50 + "): " + search(a,50)); } public static void print(int[] a) { System.out.print("{"+a[0]); for (int i=1; i<a.length; i++) System.out.print(","+a[i]); System.out.println("}"); } static int search(int[] a, int target) { for (int i=0; i<a.length; i++) if (a[i]==target) return i; return -a.length; } } |
3.6 복잡도 분석
3.7 이진 탐색
알고리즘 3.4 – 이진탐색
입력 : 시퀀스{a0, a1, a2….. An-1} 와 목표값 x
출력 : index 값 i
선조건 :시퀀스는 정렬되어 있음, 즉 a0<= a1<=….. an-1
후조건 : ai = x; 또는 모든 j<p에 대해서 aj<x이고 모든 j>=p에 대해서 aj>x일 때 i = -p-1
1. p= 0, q= n-1로 놓음
2. p<=q 이면 단계 2-5수행
3. I = (p+q)/2로 놓음
4. ai = x이면 i리턴
5. aj<x이면, p= i+1로 놓음, 그렇지 않으면 q= i-1로 놓음
[리스팅3.6] 이진 탐색
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public class TestBinarySearch { public static void main(String[] args) { int[] a = {22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99}; System.out.println("search(a," + 55 + "): " + search(a, 55)); System.out.println("search(a," + 50 + "): " + search(a, 50)); } static int search(int[] a, int x) { int p = 0, q = a.length-1; while (p <= q) { // search the segment a[p..q] int i = (p+q)/2; // index of element in the middle if (a[i] == x) return i; if (a[i] < x) p = i+1; // search upper half else q = i-1; // search lower half } return -p-1; // not found } } |
3.8 java.util.Arrays 클래스
https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/Arrays.html
[리스팅3.7] java.util.Arrays 클래스의 사용|
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public class TestJavaUtilArrays { public static void main(String[] args) { int[] a = {77, 44, 55, 22, 99, 66, 33, 88}; print(a); java.util.Arrays.sort(a); print(a); test(a,55); test(a,60); test(a,88); test(a,90); } static void test(int[] array, int target) { int i = java.util.Arrays.binarySearch(array,target); System.out.print("target="+target+", i="+i); if (i >= 0) System.out.println("\ta[" + i + "]=" + array[i]); else System.out.println("\tInsert " + target+" at a["+(-i-1)+"]"); } static void print(int[] a) { System.out.print("{"+a[0]); for (int i=1; i<a.length; i++) System.out.print(","+a[i]); System.out.println("}"); } } |
3.9 사용자정의 IntArrays 클래스
System.arraycopy(a, m , aa, mm, k)
a[] : 소스 배열 aa[] : 목표 배열 m: a[]의 시작 인덱스 mm: aa[]의 시작인덱스 k: 복사할 원소의 수
{a[m], …, a[m+k-1]}를 {aa[mm], … , aa[mm+k-1]}의 위치로 복사
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public static void main(String[] args) { int[] a = {1,2,3,4,5, 6, 7, 8}; print(a); System.arraycopy(a, 2, a, 4, 2); print(a); } public static void print(int[] a) { System.out.print("{"+a[0]); for (int i=1; i<a.length; i++) System.out.print(","+a[i]); System.out.println("}"); } |
[리스팅3.8] 사용자 정의 유틸리티 IntArrays클래스
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public class IntArrays { private static java.util.Random random = new java.util.Random(); /** * Determines whether the specified array is in ascending order. * * @param a the array. * @return true if a[] is in ascending order, otherwise false. */ public static boolean isSorted(int[] a) { for (int i=1; i<a.length; i++) if (a[i] < a[i-1]) return false; return true; } /** * Prints all the elements in the specified array. * * @param a the array. */ public static void print(int[] a) { System.out.print("{"+a[0]); for (int i=1; i<a.length; i++) System.out.print(","+a[i]); System.out.println("}"); } /** * Returns a new array of n random integers. If range>0, then * the elements will be uniformly distributed in the range * 0 <= a[i] < range; otherwise, they will range over all int * values. * * @param n the length of the new array. * @param range determines the range of the element values. * @throws IllegalArgumentException. * @return the new array. */ public static int[] randomInts(int n, int range) { int[] a = new int[n]; if (n<2) throw new IllegalArgumentException(); for (int i=0; i<n; i++) a[i] = random.nextInt(range); return a; } /** * Returns a new array of size n that contains the elements of * the specified array a and 0s thereafter. * * @param a the array to be copied. * @param n the length of the new array. * @throws IllegalArgumentException. * @return the new array. */ public static int[] resize(int[] a, int n) { if (n<a.length) throw new IllegalArgumentException(); int[] aa = new int[n]; System.arraycopy(a,0,aa,0,a.length); return aa; } /** * Interchanges element i with element j in the specified array. * * @param a the array. * @param i index of one element. * @param j index of the other element. */ public static void swap(int[] a, int i, int j) { int ai = a[i], aj = a[j]; if (ai==aj) return; a[i] = aj; a[j] = ai; } } |
3.10 java.util.Vector클래스
버전 1.1에서 java.util패키지에 Vector클랙스를 도입. 이후 java.util.ArrayList클래스에 의해 데체.
크기조정가능 배열(resizable array) : 동일 원소를 포함하는 더 큰 배열로 대체되고, 기본적으로 2배의 길이를 갖는다.
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public static void main(String[] args) { int[] a = {1,2,3,4,5, 6, 7, 8}; print(a); int n = a.length; int[] aa = new int[2*n]; print(aa); System.arraycopy(a, 0, aa, 0, n); print(aa); } |
[리스팅3.9] 정수 배열의 크기 조정
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int resize(int[] a) { int n = a.length; int[] aa = new int[2*n] System.arraycopy(a, 0, aa, 0, n); return aa; } |
Vector객체는 지원배열(backing array)이라고 하는 자신의 고유한 protected Object[] 배열 안에 Object참조들의 시퀀스를 유지한다.
line 2 : 지원 배열 선언
line 3 : 실제로 저장된 객체의 수를 추적, 초기값 0
line 4 : (지원배열의) 용량 10으로 정의
line 6 : 지원배열을 capacity만큼 할당
line 11 : 초기값의 지원배열을 할당하기 위해 line6을 호출
line 15 : size()는 size필드 접근자 메소드
line 21~26 : 리스팅3.9의 지역버전. 객체를 사용하고 Objects에 할당.
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public class Vector { protected Object[] objects; // backing array protected int size; // actual number of Objects stored protected static final int CAPACITY=10; // default array length public Vector(int capacity) { if (capacity<=0) throw new IllegalArgumentException("capacity<=0"); objects = new Object[capacity]; } public Vector() { this(CAPACITY); } public int size() { return size; } //... protected void resize() { int n=objects.length; Object[] temp = new Object[2*n]; System.arraycopy(objects, 0, temp, 0, n); objects = temp; } } |
[리스팅3.11] Vector 클래스를 위한 toString() 메소드
line 19~25 : 벡터의 모든 객체를 보여주는 문자열을 return.
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public class Vector { protected Object[] objects; // backing array protected int size; // actual number of Objects stored protected static final int CAPACITY=10; // default array length public Vector(int capacity) { if (capacity<=0) throw new IllegalArgumentException("capacity<=0"); objects = new Object[capacity]; } public Vector() { this(CAPACITY); } public int size() { return size; } public String toString() { if (size == 0) return "()"; StringBuffer buf = new StringBuffer("(" + objects[0]); for (int i = 1; i < size; i++) buf.append("," + objects[i]); return buf + ")"; } //... protected void resize() { int n=objects.length; Object[] temp = new Object[2*n]; System.arraycopy(objects, 0, temp, 0, n); objects = temp; } } |
[리스팅3.12] 배열을 적재하는 생성자
line 15~20
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public class Vector { protected Object[] objects; // backing array protected int size; // actual number of Objects stored protected static final int CAPACITY=10; // default array length public Vector(int capacity) { if (capacity<=0) throw new IllegalArgumentException("capacity<=0"); objects = new Object[capacity]; } public Vector() { this(CAPACITY); } public Vector(Object[] a) { int n = a.length; objects = new Object[2*n]; System.arraycopy(a,0,objects,0,n); size = n; } public int size() { return size; } public String toString() { if (size == 0) return "()"; StringBuffer buf = new StringBuffer("(" + objects[0]); for (int i = 1; i < size; i++) buf.append("," + objects[i]); return buf + ")"; } //... protected void resize() { int n=objects.length; Object[] temp = new Object[2*n]; System.arraycopy(objects, 0, temp, 0, n); objects = temp; } } |
[리스팅3.13] Vector 클래스의 테스팅
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public class TestVector { public static void main(String[] args) { Vector v = new Vector(args); System.out.println(v); } } /* Output: (alpha,beta,gamma,delta,epsilon) */ |
3.11 다차원 배열
2차원 배열 : 배열의 원소는 1차원배열 타입
[리스팅3.14] 2차원 배열의 사용|
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public class TwoDimensionalArrays { public static void main(String[] args) { int[][] a = new int[3][]; // an array of 3 sub-arrays (rows) a[0] = new int[]{22,44,66,88}; // the first row a[2] = new int[]{33,77}; // the third row System.out.println("a: " + a + "\na.length: " + a.length); IntArrays.print(a[0]); IntArrays.print(a[2]); System.out.println("a[2].length: " + a[2].length); int [][] b = { { 22,44,66,88 }, // the first row of b { 0, 0, 0, 0 }, // the second row of b { 33,55,77, 0 } }; // the third row of b System.out.println("b: " + b + "\nb.length: " + b.length); IntArrays.print(b[0]); IntArrays.print(b[2]); System.out.println("b[2].length: " + b[2].length); } } |
울퉁불퉁 배열(ragged array)
[리스팅3.15] 파스칼의 삼각형
삼각형 내부의 수는 바로위와 왼쪽 상단의 수의 합.
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public class PascalsTriangle { public static void main(String[] args) { int rows = Integer.parseInt(args[0]); int[][] a = init(rows); print(a); } static int[][] init(int n) { int[][] a = new int[n][n]; for (int i = 0; i < n; i++) for (int j = 0; j <= i; j++) if (j == 0 || j == i) a[i][j] = 1; else a[i][j] = a[i-1][j-1] + a[i-1][j]; return a; } static void print(int[][] a) { for (int i = 0; i < a.length; i++) { for (int j = 0; j <= i; j++) print(a[i][j],5); System.out.println(); } } static void print(int n, int w) { // prints n right-justified in a field on width w: String s = "" + n, blanks = " "; int len = s.length(); System.out.print(blanks.substring(0, w-len) + s); } } |
3.12 사례연구 : 용어 색인의 구축
문서에 있는 모든 단어에 대한 인덱스. 단어와 라인의 번호로 구성.
ADT : Map
한 Map은 항목의 컬렉션으로, 각 항목은(키, 값) 쌍이다. 키 필드는 유일하고 불변해야 한다.
String get(String key) – 조사연산
리턴 : 주어진 키에 대한 현재 값, 또는 발견하지 못하면 null
후조건 : 이 맵은 변경되지 않음
String Put(String key, String value)
리턴 : 주어진 키에 대한 옛날 값, 또는 발견하지 못하면 null
후조건 : 항목 쌍(키, 값)이 맵에 조재함.
int size()
리턴 : 맵의 항목 쌍의 수
후조건 : 이 맵은 변경되지 않음
String toSting()
리턴 : 전체 컬렉션의 문자열 표현
후조건 : 이 맵은 변경되지 않음
[리스팅3.16] Map 인터페이스
Map 인터페이스를 구현하는 클래스의 이름은 ArrayMap.
단어를 key필드에, 라인번호 리스트를 value필드에 저장하는 Entry객체.
중첩 클래스 (nested class) : Entry 클래스의 멘버들이 ArrayMap 클래스 내부에서만 관련이 되므로, Entry클래스를 ArrayMap 클래스의 멤버가 되도록 정의.
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public interface Map { public String get(String key); public String put(String key, String value); public int size(); public String toString(); } |
[리스팅3.17] ArrayMap 클래스
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public class ArrayMap implements Map { private static final int INITIAL_LENGTH=10; private Entry[] a = new Entry[INITIAL_LENGTH]; private int size; public String get(String key) { for (int i=0; i<size; i++) if (a[i].key.equals(key)) return a[i].value; return null; } public String put(String key, String value) { for (int i=0; i<size; i++) if (a[i].key.equals(key)) return a[i].setValue(value); if (size==a.length) resize(); a[size++] = new Entry(key,value); return null; } private void resize() { Entry[] aa = new Entry[2*a.length]; System.arraycopy(a,0,aa,0,a.length); a = aa; } public int size() { return size; } public String toString() { StringBuffer buf = new StringBuffer(); for (int i=0; i<size; i++) buf.append(a[i] + "\n"); return buf.toString(); } private static class Entry { String key, value; public Entry(String key, String value) { this.key = key; this.value = value; } public String setValue(String value) { String oldValue = this.value; this.value = value; return oldValue; } public String toString() { return key + ": " + value; } } } |
[리스팅3.18] ArrayMap 클래스의 테스팅
new Main(args[0]); 의 arg[0]을 실제 파일명을 입력해서 테스트.
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public class Main { public Main(String file) { Map map = new ArrayMap(); int lineNumber = 0; try { BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(file)); String line = in.readLine(); while(line!=null) { ++lineNumber; StringTokenizer parser = new StringTokenizer(line," ,:;-.?!"); while (parser.hasMoreTokens()) { String word = parser.nextToken().toUpperCase(); String list = map.get(word); if (list==null) map.put(word,""+lineNumber); else map.put(word,list+","+lineNumber); } System.out.println(lineNumber + ":\t" + line); line = in.readLine(); } in.close(); } catch(IOException e) { System.out.println(e); } System.out.println(map); System.out.println("lines: " + lineNumber); System.out.println("distinct words: " + map.size()); } public static void main(String[] args) { new Main(args[0]); } } |
[리스팅3.19] 항목을 알파벳 순서로 삽입
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |
public class ArrayMap implements Map { private static final int INITIAL_LENGTH=10; private Entry[] a = new Entry[INITIAL_LENGTH]; private int size; public String get(String key) { for (int i=0; i<size; i++) if (a[i].key.equals(key)) return a[i].value; return null; } public String put(String key, String value) { int i=0; while (i<size) { if (a[i].key.equals(key)) return a[i].setValue(value); if (a[i].key.compareTo(key)>0) break; ++i; } if (size==a.length) resize(); System.arraycopy(a,i,a,i+1,size-i); a[i] = new Entry(key,value); ++size; return null; } private void resize() { Entry[] aa = new Entry[2*a.length]; System.arraycopy(a,0,aa,0,a.length); a = aa; } public int size() { return size; } public String toString() { StringBuffer buf = new StringBuffer(); for (int i=0; i<size; i++) buf.append(a[i] + "\n"); return buf.toString(); } private static class Entry { String key, value; public Entry(String key, String value) { this.key = key; this.value = value; } public String setValue(String value) { String oldValue = this.value; this.value = value; return oldValue; } public String toString() { return key + ": " + value; } } } |
저는 배열이 이번 스터디 과제에서 가장 중요한 요소 라고 생각됩니다.
거의 모든 자료 구조를 배열을 사용하여 구현 할 수 있다고 해도 과언은 아닐겁니다.
그만큼 이번 주 스터디에는 결석 없이 모두 참여 해 주셨으면 하는 바람입니다.^^
노트북을 필히 지참하여 예제에 나오는 소스를 같이 해보고 싶군요.
수고하셨습니다.