[Algorithm] 알고리즘의 기초 개념 이해
📚 알고리즘이란?
알고리즘(Algorithm)은 주어진 문제를 해결하기 위한 일련의 절차나 방법을 의미한다. 쉽게 말해, 어떤 문제를 해결하기 위한 명확한 단계별 방법이다.
우리는 일상생활에서도 무의식적으로 알고리즘을 사용하고 있다. 예를 들어, 라면을 끓이는 과정도 하나의 알고리즘이라고 할 수 있다.
- 물을 끓인다.
- 라면과 스프를 넣는다.
- 3분간 더 끓인다.
- 그릇에 담아 먹는다.
이처럼 알고리즘은 특정 목표를 달성하기 위한 체계적인 절차라고 볼 수 있다.
💡 알고리즘의 조건
모든 절차가 알고리즘이 되는 것은 아니다. 알고리즘이 되기 위해서는 다음과 같은 조건들을 만족해야 한다.
-
입력(Input)
- 외부에서 제공되는 자료가 0개 이상 존재해야 한다.
- 즉, 입력값이 없을 수도 있지만 입력을 받을 수 있어야 한다.
-
출력(Output)
- 적어도 1개 이상의 결과가 있어야 한다.
- 입력값에 대한 결과물이 나와야 한다는 의미이다.
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명확성(Definiteness)
- 각 단계가 명확하고 모호하지 않아야 한다.
- 실행할 각 단계는 명확하고 이해할 수 있어야 한다.
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유한성(Finiteness)
- 특정 수의 단계 후에는 반드시 종료되어야 한다.
- 무한히 실행되면 안 된다.
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실행 가능성(Effectiveness)
- 실행할 수 있는 형태여야 한다.
- 현실적으로 실행 가능한 연산이어야 한다.
🎯 알고리즘 설계 접근 방법
알고리즘을 설계할 때는 다음과 같은 단계를 거치는 것이 좋다.
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문제 이해
- 무엇을 해결해야 하는지 정확히 파악한다.
- 입력값과 출력값이 무엇인지 명확히 한다.
- 주어진 제약 조건을 정리한다.
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계획 수립
- 문제를 해결하기 위한 전략을 세운다.
- 필요한 자료구조나 방법을 결정한다.
- 알고리즘의 대략적인 구조를 설계한다.
-
설계 실행
- 계획한 알고리즘을 실제 코드로 구현한다.
- 설계한 단계들을 하나씩 실행한다.
-
검토 및 개선
- 알고리즘이 정확히 동작하는지 확인한다.
- 더 효율적으로 개선할 방법이 있는지 검토한다.
- 예외 상황에 대한 처리를 점검한다.
⚡ 효율적인 알고리즘의 중요성
알고리즘의 효율성이 중요한 이유는 다음과 같다.
-
대용량 데이터 처리
- 빅데이터 분석: 대량의 데이터를 효율적으로 처리해야 한다.
- 검색 엔진: 수많은 웹 페이지 중 관련 정보를 빠르게 찾아야 한다.
- 추천 시스템: 사용자에게 적절한 콘텐츠를 실시간으로 추천해야 한다.
-
실시간 시스템 운영
- 금융 거래: 수많은 거래를 지연 없이 처리해야 한다.
- 게임: 실시간으로 게임 상태를 업데이트해야 한다.
- 통신: 데이터를 실시간으로 주고받아야 한다.
-
제한된 자원 활용
- 모바일 기기: 제한된 배터리와 메모리를 효율적으로 사용해야 한다.
- 임베디드 시스템: 제한된 하드웨어 자원으로 동작해야 한다.
- IoT 기기: 작은 기기에서도 효율적으로 동작해야 한다.
💻 알고리즘의 활용 예시
🔍 1. 검색 알고리즘
검색 알고리즘은 데이터 집합에서 특정 값을 찾아내는 방법이다.
순차 검색은 가장 기본적인 검색 방법으로, 배열의 모든 요소를 순차적으로 확인한다.
// 순차 검색 알고리즘
function linearSearch(arr, target) {
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] === target) return i;
}
return -1;
}
🔢 2. 정렬 알고리즘
정렬 알고리즘은 데이터를 특정 순서(오름차순 또는 내림차순)로 재배열하는 방법이다.
버블 정렬은 가장 간단한 정렬 방법 중 하나로, 인접한 두 요소를 비교하여 정렬한다.
// 버블 정렬 알고리즘
function bubbleSort(arr) {
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
for (let j = 0; j < arr.length - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
[arr[j], arr[j + 1]] = [arr[j + 1], arr[j]];
}
}
}
return arr;
}
알고리즘은 프로그래밍에서 가장 기초적이면서도 중요한 개념이다.
단순히 코드를 작성하는 것을 넘어서, 효율적인 문제 해결 방법을 고민하고 설계하는 것이 중요하다.
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