[Java Basic] 20. 기본 API 클래스 Ⅴ - Arrays

 

1. Arrays 클래스

앞서 참조 클래스에서 다뤄봤던 배열과 관련된 클래스이다. 정확히는 배열을 조작하는 기능을 모아둔 클래스인데, 여기서 말하는 배열의 조작이란, 배열의 복사, 항목 정렬, 항목 검색 등과 같은 기능을 의미한다. 단순하게 배열 복사라면, System.arraycopy() 메소드를 사용하면 되겠지만, Arrays 클래스를 활용함으로써, 항목 정렬이나 검색, 비교와 같은 기능을 제공해준다. 다음으로 소속된 클래스를 아래 표와 같이 정리했다.

반환 타입	메소드 명	설명
int	binarySearch(배열, 찾는 값)	전체 배열 항목에서 찾는 값이 있는 인덱스를 반환
배열	copyOf(원본배열, 복사배열)	원본 배열의 0번째 인덱스부터 복사할 길이까지의 내용을 복사한 배열에 넣어 반환
배열	copyOfRange(원본배열, 시작인덱스, 끝 인덱스)	원본 배열의 시작 인덱스에서 끝 인덱스까지 복사한 배열을 반환
boolean	deepEquals(배열, 배열)	두 배열간의 깊은 비교(중첩 배열 항목까지 비교함)
boolean	equals(배열,배열)	두 배열의 얕은 비교(중첩 배열 항목은 비교 대상 제외)
void	fill(배열, 값)	현재 배열의 항목에 동일한 값을 저장
void	fill(배열, 시작인덱스, 끝인덱스, 값)	시작 인덱스부터 끝 인덱스 까지 동일한 값을 저장
void	sort(배열)	배열의 전체 항목을 오름차순으로 정렬
String	toString(배열)	배열 전체를 문자열로 변환

2. 배열 복사

배열 복사에 사용할 수 있는 메소드는 copyOf() 메소드와 copyOfRange() 메소드이다. 먼저, copyOf() 메소드는 원본 배열의 시작부터 복사할 길이만큼을 복사한 타겟 배열로 복사하여 반환해주는데, 이 때, 복사한 배열의 길이는 최소 복사 대상의 길이 이상이어야만 한다.
이에 비해 copyOfRange() 메소드의 경우 시작 인덱스와, 끝 인덱스를 지정해서 해당 범위 내에 포함된 배열의 내용을 복사해 반환한다. 이 때, 시작인덱스는 포함되지만, 끝 인덱스 부분은 포함되지 않기 때문에, 유의해서 코딩하자. 만약 단순하게 배열을 복사할 목적이라면 Arrays 클래스보다 System.arraycopy() 메소드를 사용하는 것이 좋다. 비교를 위해 System.arraycopy() 메소드를 살펴보면 총 5개의 매개 값을 넘겨줘야한다.

System.arraycopy(Object 원본 배열, int 원본 시작 인덱스, Object 타겟배열, int 타겟 시작 인덱스, int 복사 개수)

 

위의 매개값 중 원본 시작 인덱스는 원본 배열에서 복사 항목의 시작 지점을, 타겟 시작 인덱스는 타겟 배열에서 복사 항목의 시작 지점을 의미한다. 이번에는 3가지 메소드를 사용해서 배열 복사를 구현해보자. 코드는 다음과 같다.

[ArrayClassTest.java]
import java.util.Arrays;

public class ArrayClassTest {

    public static void main(String[] args)
    {
        char[] arr1 = {'J', 'A', 'V', 'A'};

        // Arrays.copyOf() 메소드
        char[] arr2 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);  // 전체 복사 시, 원본 배열의 길이를 입력해 주는 것이 좋다.
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));

        // Arrays.copyOfRange() 메소드
        char[] arr3 = Arrays.copyOfRange(arr1, 1, 3);
        System.out.println(Arrays.toString(arr3));

        // System.arraycopy() 메소드
        char[] arr4 = new char[arr1.length];
        System.arraycopy(arr1, 0, arr4, 0, arr1.length);

        for(int i = 0; i < arr4.length; i++)
            System.out.println("arr4[" + i + "] : " + arr4[i]);

    }

}

[실행 결과]
[J, A, V, A]
[A, V]
arr4[0] : J
arr4[1] : A
arr4[2] : V
arr4[3] : A

3. 배열항목비교

배열의 각 항목들을 비교하는 메소드로는 equals() 메소드와 deepEquals() 메소드가 있다. equals 의 경우 앞서 Object 클래스에서 언급했듯이, 객체간의 주소를 비교하는 얕은 비교에 해당하는 반면, deepEquals() 메소드의 경우에는 1차 항목이 서로 다른 배열을 참조할 때 중첩된 배열의 항목가지 비교하는 깊은 비교에 해당한다. 구체적인 비교를 위해 아래의 코드를 구현해보고, 실행 시, 결과를 비교해보자.

[ArrayClassTest.java]
import java.util.Arrays;

public class ArrayClassTest {

    public static void main(String[] args)
    {
        int[][] original = { {1,2}, {3,4} };

        System.out.println ("앝은 복제 후 비교");
        int[][] clone1 = Arrays.copyOf(original, original.length);
        System.out.println("배열 번지 비교: " + original.equals(clone1));
        System.out.println("1차 배열 항목 비교: " + Arrays.equals(original, clone1));
        System.out.println("종합 배열 항목 비교: " + Arrays.deepEquals(original, clone1));

        System.out.println();

        System.out.println("깊은 복제 후 비교");
        int[][] clone2 = Arrays.copyOf(original, original.length);
        clone2[0] = Arrays.copyOf(original[0], original[0].length);
        clone2[1] = Arrays.copyOf(original[1], original[1].length);
        System.out.println("배열 번지 비교: " + original.equals(clone2));
        System.out.println("1차 배열 항목 비교: " + Arrays.equals(original, clone2));
        System.out.println("종합 배열 항목 비교: " + Arrays.deepEquals(original, clone2));

    }

}

[실행 결과]
앝은 복제 후 비교
배열 번지 비교: false
1차 배열 항목 비교: true
종합 배열 항목 비교: true

깊은 복제 후 비교
배열 번지 비교: false
1차 배열 항목 비교: false
종합 배열 항목 비교: true

 

위의 결과를 통해서 알 수 있듯이, 얕은 복사를 한 후에 얕은 비교를 하면, 배열을 구성하는 요소의 경우 같은 객체를 참조하기 때문에 1차 배열 항목을 비교했을 때, 동일한 주소이므로 true가 출력된다. 반면, 깊은 복사를 한 후에 비교를 하면, 구성 요소 값은 동일할 지라도, 서로 다른 객체이기 때문에 false 가 출력된다. 반면 깊은 비교를 할 경우 두 결과 모두 배열을 구성하는 값과 순서가 동일하기 때문에 true 가 출력되는 것을 확인할 수 있다.

4. 배열 정렬

이번에는 배열의 정렬에 대해서 살펴보자. 정렬과 관련된 메소드는 sort() 메소드인데, 기본 타입 또는 String 배열의 경우, Arrays.sort() 메소드의 매개값으로 지정해주면 자동으로 오름차순 정렬이 된다. 만약 사용자 정의 클래스 타입으로된 배열을 사용할 경우 클래스가 Comparable 인터페이스를 구현하고 있으면 정렬이 가능하다. 구현 클래스는 다음과 같다.

[Member.java]
public class Member implements Comparable<Member>{

    String name;

    Member(String name)
    {
        this.name = name;
    }
    
    /*
        compareTo()
        - 오름차순일때 자신이 매개값보다 작으면 음수, 같으면 0, 높으면 양수를 반환하는 메소드임
        - Member 타입만 비교하기 위해 제네릭 <> 을 사용함
        - 비교값을 반환하도록 설정함
     */
    @Override
    public int compareTo(Member o)
    {
        return name.compareTo(o.name);
    }
}

 

위의 코드에서 Comparable<Member> 는 Member 타입으로 선언된 값만 비교하기 위해 제네릭을 사용하였다. 제네릭과 관련된 내용은 이 후에 자세히 다룰 예정이므로 우선 넘어가도록하자. compareTo() 메소드는 Comparable 인터페이스에 정의된 메소드이며, 비교 대상과 매개값을 비교한 결과를 반환해주는데, 오름차순 기준으로 자신이 매개값보다 낮은 경우 음수를, 같은 경우엔 0을, 큰 경우에는 양수를 반환해주는 메소드이다.

이제 main 함수로 넘어와서 배열을 정렬하는 코드를 작성해보자. 크게 숫자형 배열, 문자열 배열, Member 타입의 객체를 담는 클래스 배열 3가지에 대해 정렬하는 방법을 살펴볼 것이다. 코드는 다음과 같다.

[ArrayClassTest.java]
import java.util.Arrays;

public class ArrayClassTest {

    public static void main(String[] args)
    {
        // 1. 숫자형 배열 정렬
        int[] scores = {99, 77, 88};

        Arrays.sort(scores);

        for(int i = 0 ; i < scores.length; i++)
        {
            System.out.println("scores[" + i + "] : " + scores[i]);
        }

        System.out.println();

        // 2. 문자형 배열 정렬
        String[] names = {"홍길동", "김현수", "이순신"};
        Arrays.sort(names);

        for(int i = 0 ; i < names.length; i++)
        {
            System.out.println("names[" + i + "] : " + names[i]);
        }

        System.out.println();

        // 3. 클래스 타입 배열
        Member m1 = new Member("전소민");
        Member m2 = new Member("유재석");
        Member m3 = new Member("이광수");

        Member[] members = {m1, m2, m3};
        Arrays.sort(members);

        for(int i = 0 ; i < members.length; i++)
        {
            System.out.println("members[" + i + "] : " + members[i].name);
        }

        System.out.println();

    }

}

[실행 결과]
scores[0] : 77
scores[1] : 88
scores[2] : 99

names[0] : 김현수
names[1] : 이순신
names[2] : 홍길동

members[0] : 유재석
members[1] : 이광수
members[2] : 전소민

 

5. 배열 항목 검색

배열에서의 검색이란 특정 값이 위치한 인덱스를 얻는 것을 의미하며, 배열 항목으로 검색하려면, 먼저 앞서 배운 Arrays.sort() 메소드를 사용해 오름차순으로 정렬하고, Arras.binarySearch() 메소드로 항목을 검색한다. 아래의 예시를 통해 사용법을 살펴보자.

[ArrayClassTest.java]
import java.util.Arrays;

public class ArrayClassTest {

    public static void main(String[] args)
    {
        // 1. 숫자형 배열
        scores = new int[]{99,67,83};

        // 배열 오름차순 정렬
        Arrays.sort(scores);

        int idx = Arrays.binarySearch(scores, 83);
        System.out.println("83's index: " + idx);


        // 2. 문자열 배열
        names = new String[]{"양세찬", "김종국", "송지효"};

        Arrays.sort(names);

        idx = Arrays.binarySearch(names, "송지효");
        System.out.println("송지효's index: " + idx);


        // 3. 클래스 배열
        m1 = new Member("하동훈");
        m2 = new Member("설민석");
        m3 = new Member("최진기");

        members = new Member[]{m1, m2, m3};

        Arrays.sort(members);

        idx = Arrays.binarySearch(members, m2);
        System.out.println("m2' index: " + idx);

    }

}

[실행 결과]
83's index: 1
송지효's index: 1
m2' index: 0

 

먼저 숫자형 배열부터 살펴보면, 정렬 시, {67, 83, 99} 로 정렬된다. 이 때, 찾으려는 값은 83이기 때문에, 이에 대응되는 인덱스는 1이 된다. 문자형 배열 역시 정렬을 하게되면, {"김종국", "송지효", "양세찬"} 순으로 정렬되며, 찾으려는 값은 "송지효"이기 때문에, 도출되는 인덱스 값은 1이 된다. 마지막으로 클래스 배열의 경우, 내부 값에 의해 { m2("설민석") , m3("최진기"), m1("하동훈") } 순으로 정렬될 것이다. 찾으려는 값은 m2 객체이기 때문에, 이에 대응하는 인덱스는 0 이 된다.