[Swift] 스터디 2주차 - 스위프트 데이터 구조와 알고리즘

4/27 진행했던 스위프트 데이터 구조와 알고리즘 책의 2장 '스위프트 기본 데이터 구조의 활용' 스터디 정리입니다! 매주 스터디를 진행하면서 내용 공유와 예제는 학습했지만 포스팅이 밀리게 되었네요 .. 😅

 

👀 2장 요약

2장에서는 Swift 의 표준 라이브러리를 기반으로 데이터 구조를 설명하고 있습니다.

크게는 다음 주제로 나뉩니다! 각각 정리한 포스팅 링크를 남겨둘게요~ 

 

• Swift 의 구조체 vs 클래스, Swift 표준 라이브러리에 정의된 타입 대부분은 왜 구조체일까?
• 배열, 딕셔너리, 세트, 튜플의 개념과 초기화, 활용 문법
• Protocol 지향 프로그래밍에 대해

 

👉 컬렉션 타입(Collection Type)

컬렉션 타입은 여러 값을 저장할 수 있는 형태로, Swift 에 구현된 컬렉션 타입은 Array, Dictionary, Set 가 있습니다. Tuple 은 컬렉션 타입은 아니지만, 유사한 방식으로 활용됩니다!

 

• 배열(Array) : 순서를 가지며, 동일 타입의 값을 목록으로 저장하는 컬렉션
• 딕셔너리(Dictionary; 사전형) : 동일한 데이터 타입이 Key: Value 쌍으로 묶인 순서가 없는 컬렉션, 사전과 비슷한 구조
• 집합(Set) : nil 이 포함되지 않고 서로 중복되지 않는 값으로 구성된 순서가 없는 컬렉션, 수학에서의 집합 개념을 기반으로 만든 타입
• 튜플(Tuple) : 다양한 데이터 타입의 값을 담을 수 있는 타입(내부 요소가 모든 같은 타입이 아니어도 됨), 연관 값의 임시 그룹을 만드는데 사용 (함수인자, 반환값 등)

 

 

🤔 어려웠던 부분

1. 해당 책이 발행될때 쯤 Objective-C 에서 Swift 로 넘어가는 시점이라 그런지, Objective-C 와의 브릿징에 대한 내용과 문법에 대한 내용이 많아서 이해가 어려웠다.

 

2. Dictionary 의 Key 와 Set 의 값은 Hashable 프로토콜을 만족해야한다. 라는 정의에서 Hashable 개념이 헷갈렸다.

 

3. 배열을 복사하는 경우 Copy-on-Write 기능이 활용된다. 에서 Copy-on-Write (CoW) 개념을 처음 들어봐 어려웠다. 

 

4. 데이터 구조에서 값의 삽입, 삭제시 빅오 표현법을 사용하는데, 이에 대한 정의가 헷갈렸다. 

 

💡 해결한 방법 / 추가 학습

1. Objective-C 와 Swift 데이터 타입간 브릿징

Objective-C 에서의 배열, 딕셔너리, 세트는 NSArray, NSDictionary, NSSet 타입이고, Swift 에서는 Arary, Dictionary, Set 타입이다. Swift 에서는 NS[Type] <-> [Type] 간 브릿징을 지원한다. ContiguousArray 의 경우 Objective-C 와의 브릿징이 안된다.

 

2. Hashable 프로토콜

Hashable 에 대한 간단한 뜻은 "유일하게 표현 가능한 값을 제공한다(값이 유니크하다), 검색이 용이하다" 로 이해했다.

Hashable 프로토콜을 준수한다는 뜻은 hash 될 수 있는 타입인 것이다. hash 될 수 있다는 뜻은 hash 함수에 적용할 수 있다는 뜻이며, 임의의 길이의 데이터를 유일하게 표현 가능한 고정된 길이의 데이터로 바꿀 수 있다는 뜻이다.

Hashable 프로토콜은 Equatable 을 상속한 프로토콜이고, 스위프트의 모든 기본 타입(Int, Double ..) 은 Hashable 프로토콜을 따르도록 설계됐다.

 

👀 Dictionary 의 Key 와 Set 의 값은 왜 Hashable 해야할까?

해시함수는 임의의 길이의 데이터를 고정된 길이의 데이터로 매핑하는 함수이다. 해시함수는 해시테이블이라는 자료구조에 이용되며, 해시함수를 통해 데이터를 저장/삭제/조회시 평균 시간복잡도는 O(1) 로 매우 빠르게 작동된다. 

Dictionary 의 Key 와 Set 에는 순서가 없기 때문에, hashable 한 타입이어야 원소를 빠르게 찾을 수 있기 때문이다. hashable 프로토콜의 정의는 "정수 hash 값을 제공하는 타입" 이므로, 정수 hash 가 있어 원소를 빠르게 찾을 수 있게 되는 것이다.

 

 

3. Copy-on-Write (CoW)

특정 인스턴스를 복사한 경우, 수정(Write)이 일어날 때 복사(Copy)한다는 뜻이다. 

스위프트의 Collection Type 인 Array, Dictionary, Set 에서 원본 리소스를 복사할 때 적용된다.

* 사용자 정의 구조체에서도 CoW 개념을 적용할 수 있다.

 

원본이나 복사본이 수정되기 전까지는 복사를 하지 않고, 원본 리소스를 공유한다.

원본이나 복사본에서 수정이 일어날 경우, 그 때 복사하는 작업을 한다.

=> 수정하지 않는 경우에는 원본 리소스를 참조하여 불필요한 메모리 사용과 시간을 줄이기 위함이다.

 

 

4. 빅오 표현법 Big-O

Big-O 는 함수의 점근적 분석을 표현하는 가장 대표적인 방법 중 하나이다. 

* 점근적 분석 (asymptotic analysis) 는 무한대에 가까운 입력값을 분석하는 데 걸리는 시간을 측정하는 방법이다.

=> Big-O 는 무한대에 가까운 입력값을 분석하는데 걸리는 시간을 측정하고 표현하는 대표적인 방법 중 하나이다.

 

Big-O 는 알고리즘 표현에서 상수를 감춤으로써 좀 더 간편하게 실행 속도를 측정할 수 있다.

• 실행 시간이 3n + 5 ⇒ 빅오 O(n)
• 실행 시간이 n^2 + 10n + 33 ⇒ O(n^2)
• 실행 시간이 100n^5 + n^3 + 2 ⇒ O(n^5)

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Hashable 참고 링크

• https://developer.apple.com/documentation/swift/hashable
• https://www.zehye.kr/swift/2020/07/22/swift_hashable/
• https://mangkyu.tistory.com/102

 

Copy-on-Write 참고 링크

• https://nsios.tistory.com/56