프로그래밍 이론

정수론은 수학의 한 분야로서, 정수와 관련된 다양한 수학적 성질을 연구합니다. 이 분야는 기본적인 정수의 나눗셈부터 시작하여, 소수, 이차 형식, 다항식의 정수 해, 그리고 숫자의 분할과 같은 복잡한 주제까지 포괄합니다. 정수론은 수학 이론뿐만 아니라 컴퓨터 과학, 암호학, 그리고 수많은 응용 과학 분야에서도 중요한 역할을 합니다. 소수의 패턴, 정수들 사이의 관계, 그리고 숫자들의 이론적 특성을 탐구함으로써, 이 분야는 근본적인 수학적 이해를 제공합니다. 1. 유클리드 호제법 유클리드 호제법은 두 양의 정수의 최대공약수를 찾는 알고리즘입니다. 간단하면서도 매우 빠르게 최대공약수를 구할 수 있기 때문에, 컴퓨터 과학에서도 널리 사용되는 알고리즘 중 하나입니다. 구현 방식 두 수 a와 b (a > b)가 ..

단어 검색 알고리즘 단어 검색 알고리즘은 대규모 문자열 데이터에서 특정 단어나 문장을 효율적으로 찾기 위해 필요합니다. 작은 데이터셋에서는 각 문자열을 순차적으로 검사하는 브루트 포스 방법으로 충분할 수 있으나, 수만 또는 수백만 개의 데이터가 있는 경우 이 방법은 비효율적입니다. 이런 상황에서 단어 검색 알고리즘은 필수적으로, 이는 문자열 데이터 처리의 효율성을 크게 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 트라이(Trie) 알고리즘 트라이는 문자열 집합을 저장하고 효율적으로 탐색하기 위한 트리 형태의 자료구조입니다. 트라이의 주요 특징은 다음과 같습니다. 효율적인 검색: 대규모 데이터셋에서도 문자열의 길이에 비례하여 빠른 검색이 가능합니다. 공간 최적화: 공통 접두사를 공유하는 문자열들이 경로를 공유함으..

등장 배경 초기 프로그래밍은 주로 절차적 방식으로 이루어졌습니다. 이는 입력을 받아 명시된 순서대로 처리하고 결과를 내는 방식이었는데, 주요한 관심사는 프로그램의 논리적 구성과 실행 순서였습니다. 하지만, 프로그램이 복잡해질수록 관리하기 어려운 스파게티 코드가 만들어지는 문제가 있었습니다. 복잡성이 증가함에 따라 기존의 절차적 프로그래밍으로는 한계에 부딪혔습니다. 이에 대한 대안으로 구조적 프로그래밍이 등장했습니다. 이 방식은 프로그램을 여러 함수 단위로 나누어 각 함수가 서로를 호출하는 형태였습니다. 큰 문제를 작은 함수로 쪼개 해결하는 탑-다운(하향식) 접근 방식이었죠. 그러나 구조적 프로그래밍도 데이터를 효과적으로 구조화하는 데에는 한계가 있었습니다. 전역 네임스페이스의 과부하 문제, 특히 GUI ..

등장배경 1990년대 이전에는 하드웨어의 제약으로 인해 개발자들은 주로 하드웨어의 효율성을 최우선으로 고려한 코드를 작성하는 경향이 있었습니다. 즉, "기기 입장에서 효율적인 코드"가 중요시되었죠. 이러한 배경은 하드웨어 성능의 제한 때문에 발생했으며, 유지보수성이나 확장성보다는 실행 효율성이 더 중요한 고려사항이었습니다. 그러나 시간이 지나면서 하드웨어의 성능은 크게 향상되었습니다. 이러한 발전은 무어의 법칙이 예측한 것처럼 하드웨어의 성능이 지속적으로 빠르게 증가하면서 나타난 현상입니다. 하드웨어 성능의 향상으로 인해 개발자들은 하드웨어의 제약에서 벗어나 유지보수성, 확장성, 재사용성 등을 중요시하는 코드를 작성할 수 있게 되었습니다. 이러한 환경 변화 속에서 객체지향 프로그래밍(OOP)이 주목받게 ..

등장 배경 객체지향 개발 방법론은 소프트웨어 엔지니어링에서 중요한 발전으로 여겨져 왔습니다. 객체지향 방법론은 데이터와 그 데이터를 처리하는 함수들을 하나의 '객체'로 묶는 방식을 기반으로 합니다. 이 방법론은 데이터의 은닉, 상속, 다형성 등의 특징을 가지며, 코드의 재사용성과 유지보수성을 높여줍니다. 객체지향 프로그래밍은 클래스라는 구조를 사용하여 객체를 정의하고, 이러한 객체들의 상호작용을 통해 프로그램을 구성합니다. 그러나 객체지향 방법론이 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고, 몇 가지 한계점이 드러나기 시작했습니다. 객체 간의 긴밀한 결합으로 인해 한 객체의 변경이 다른 객체에 영향을 미칠 수 있습니다. 이로 인해 소프트웨어의 복잡성이 증가하고, 수정이 필요할 때마다 전체 시스템에 영향을 줄 ..

방문자 패턴 객체의 구조와 객체에 수행되는 작업을 분리한다. 기존 클래스를 변경하지 않고도 새로운 작업을 정의할 수 있게 한다. 구조 Visitor - 방문자 클래스들이 구현해야 할 인터페이스. 각 구체적인 요소 클래스(Element)를 방문(visit)하는 메소드를 선언한다. Concrete Visitor - Visitor 인터페이스를 구현하는 클래스. 구체적인 요소(Element)들에 대한 방문 동작을 구현한다. 각 요소에 대해 수행할 작업을 정의한다. Element - 요소 클래스들이 구현해야 할 인터페이스. 이 인터페이스는 Accept 메소드를 선언하여, 방문자 객체가 요소 객체를 방문할 수 있게 한다. Concrete Element - Element 인터페이스를 구현하는 클래스. 실제 데이터와 ..

템플릿 메소드 패턴 알고리즘의 골격을 정의한 메소드를 제공하고, 일부 단계를 서브클래스에서 구현하게 함으로써, 구조를 유지하면서도 특정 부분의 변경을 가능하게 하는 디자인 패턴. 구조 AbstractClass - 서브클래스들이 재정의를 통해 구현해야 하는 알고리즘 처리 단계의 기본 연산(골격)을 정의한다. 그리고 알고리즘의 뼈대를 정의하는 템플릿 메서드를 구현한다. ConcreteClass - 서브클래스마다 달라진 알고리즘 처리 단계를 수행하기 위한 기본 연산을 구현한다. 기본 인터페이스 // 추상 기본 클래스 public abstract class AbstractClass { // 템플릿 메소드 public void TemplateMethod() { BaseOperation(); // 기본 작업 ..

전략 패턴 여러 알고리즘을 캡슐화하고 상호 교환 가능하게 만드는 패턴. 알고리즘을 사용하는 클라이언트와 상관 없이 독립적으로 알고리즘을 다양하게 변경할 수 있다. 구조 Strategy - 제공하는 모든 알고리즘에 대한 공통 연산들을 인터페이스로 정의한다. Context 클래스는 ConcreteStrategy 클래스에서 정의한 인터페이스를 통해 실제 알고리즘을 사용한다. ConcreteStrategy - Strategy의 인터페이스를 실제 알고리즘으로 구현한다. Context - ConcreteStrategy 객체를 통해 구성된다. Strategy 객체에 대한 참조를 관리하고, 실제로는 Strategy 서브클래스(ConcreteStrategy)의 인스턴스를 갖고 있음으로써 구체화한다. 또한 St..