큐, 스택, 트리

어떤 데이터의 구체적인 구현 방식은 생략한 채, 데이터의 추상적 형태와 그 데이터를 다루는 방법만을 정해놓은 것을 가지고 ADT(Abstract Data Type) 혹은 추상 자료형이라고 합니다. 이 챕터에서는 널리 사용되는 ADT인 큐, 스택, 트리에 대해 배웁니다.

큐 (Queue)

큐(queue)는 다음과 같은 성질을 갖는 자료형입니다.

• 데이터를 집어넣을 수 있는 선형(linear) 자료형입니다.
• 먼저 집어넣은 데이터가 먼저 나옵니다. 이 특징을 줄여서 FIFO(First In First Out)라고 부릅니다.
• 데이터를 집어넣는 enqueue, 데이터를 추출하는 dequeue 등의 작업을 할 수 있습니다.

JavaScript에서는 배열을 이용해서 간단하게 큐를 구현할 수 있습니다.

class Queue {
  constructor() {
    this._arr = [];
  }
  enqueue(item) {
    this._arr.push(item);
  }
  dequeue() {
    return this._arr.shift();
  }
}

const queue = new Queue();
queue.enqueue(1);
queue.enqueue(2);
queue.enqueue(3);
queue.dequeue(); // 1

큐는 순서대로 처리해야 하는 작업을 임시로 저장해두는 버퍼(buffer)로서 많이 사용됩니다.

스택 (Stack)

스택(stack) 다음과 같은 성질을 갖는 자료형입니다.

• 데이터를 집어넣을 수 있는 선형(linear) 자료형입니다.
• 나중에 집어넣은 데이터가 먼저 나옵니다. 이 특징을 줄여서 LIFO(Last In First Out)라고 부릅니다.
• 데이터를 집어넣는 push, 데이터를 추출하는 pop, 맨 나중에 집어넣은 데이터를 확인하는 peek 등의 작업을 할 수 있습니다.

JavaScript에서는 배열을 이용해서 간단하게 스택을 구현할 수 있습니다.

class Stack {
  constructor() {
    this._arr = [];
  }
  push(item) {
    this._arr.push(item);
  }
  pop() {
    return this._arr.pop();
  }
  peek() {
    return this._arr[this._arr.length - 1];
  }
}

const stack = new Stack();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
stack.pop(); // 3

스택은 서로 관계가 있는 여러 작업을 연달아 수행하면서 이전의 작업 내용을 저장해 둘 필요가 있을 때 널리 사용됩니다.

트리 (Tree)

트리(tree)는 여러 데이터가 계층 구조 안에서 서로 연결된 형태를 나타낼 때 사용됩니다.

트리를 다룰 때 사용되는 몇 가지 용어를 살펴보겠습니다.

• 노드(node) - 트리 안에 들어있는 각 항목을 말합니다.
• 자식 노드(child node) - 노드는 여러 자식 노드를 가질 수 있습니다.
• 부모 노드(parent node) - 노드 A가 노드 B를 자식으로 갖고 있다면, 노드 A를 노드 B의 '부모 노드'라고 부릅니다.
• 뿌리 노드(root node) - 트리의 가장 상층부에 있는 노드를 말합니다.
• 잎 노드(leaf node) - 자식 노드가 없는 노드를 말합니다.
• 조상 노드(ancestor node) - 노드 A의 자식을 따라 내려갔을 때 노드 B에 도달할 수 있다면, 노드 A를 노드 B의 조상 노드라고 부릅니다.
• 자손 노드(descendant node) - 노드 A가 노드 B의 조상 노드일 때, 노드 B를 노드 A의 자손 노드라고 부릅니다.
• 형제 노드(sibling node) - 같은 부모 노드를 갖는 다른 노드를 보고 형제 노드라고 부릅니다.

아래는 아주 간단한 형태의 Node를 구현한 예입니다.

class Node {
  constructor(content, children = []) {
    this.content = content;
    this.children = children;
  }
}

const tree = new Node('hello', [
  new Node('world'),
  new Node('and'),
  new Node('fun', [
    new Node('javascript!')
  ])
]);

function traverse(node) {
  console.log(node.content);
  for (let child of node.children) {
    traverse(child);
  }
}

traverse(tree);
// hello world and fun javascript!

트리는 계층 구조를 나타내기 위해, 또한 계층 구조를 통해 알고리즘의 효율을 높이고자 할 때 널리 사용됩니다.