자료구조) Stack
Stack
Stack의 정의
Stack은 쌓다, 쌓이다, 포개지다와 같은 뜻을 가지고 있다. 마치 접시를 쌓아 놓은 형태와 비슷한 이 자료구조는 직역 그대로 데이터(data)를 순서대로 쌓는 자료구조이다.
Stack의 구조
- 자료구조 Stack의 특징은 입력과 출력이 하나의 방향으로 이루어지는 제한적 접근에 있다.
- 이런 Stack 자료구조의 정책을 LIFO(Last In First Out) 혹은 FILO(First In Last Out)이라고 부르기도 한다.
- Stack에 데이터를 넣는 것을 ‘PUSH’, 데이터를 꺼내는 것을 ‘POP’이라고 한다.
Stack의 특징
1. LIFO(Last In First Out)
먼저 들어간 데이터는 제일 나중에 나오는 후입선출의 구조를 가지고 있다.
예1) 1, 2, 3, 4를 스택에 차례대로 넣는다.
stack.push(data)
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1 <- 2 <- 3 <- 4
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예2) 스택이 빌 때까지 데이터를 전부 빼낸다.
stack.pop()
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4, 3, 2, 1
제일 마지막에 있는 데이터부터 차례대로 나오게 된다.
이러한 특성으로 인해 스택 구조는 조회가 필요하지 않으므로, 해당 자료구조를 사용해 데이터를 저장하고 검색하는 프로세스가 매우 빠르며, 최상위 블록에서 데이터를 저장하고 검색하면 된다는 장점이 있다.
2. 데이터는 하나씩 넣고 뺄 수 있다.
Stack 자료구조는 데이턱 아무리 많이 있어도 하나씩 데이터를 넣고 뺀다. 한꺼번에 여러 개를 넣거나 뺄 수 없다.
3. 하나의 입출력 방향을 가지고 있다.
Stack 자료구조는 데이터 입출력의 방향이 같다. 만약, 입출력 방향이 여러 개라면 Stack 자료구조라고 볼 수 없다.
4. 저장되는 데이터는 유한하고 정적이어야 한다.
스택이라는 자료 구조를 사용한 콜 스택(Call Stack)을 예시로 들어 설명하면, 콜 스택 내부에 함수의 실행 데이터는 스택의 프레임으로 저장된다. 각 프레임은 해당 기능에 필요한 데이터가 저장되는 공간 블록이라 이해하면 된다. 예를 들어, 함수가 새로이 변수를 선언할 때마다 스택의 최상위 블록으로 Push 된다. 그 다음 함수가 종료될 때마다 최상위 블록이 지워지므로(후입선출 구조이기 때문에), 해당 함수에 의해 스택에 들어간 모든 변수가 지워지게 된다. 여기에 저장된 데이터가 정적 특성을 가져야지만이 컴파일 시간이 결정된다. 스택에 저장되는 일반적인 데이터는 로컬 변수(value type 또는 프리미티브, 프리미티브 상수), 포인터 및 함수 프레임이다.
5. 스택의 크기는 제한되어 있다.
힙(heap)에 비해 스택의 크기가 제한되어 있으므로, 스택 오버플로우(Stack Overflow) 같은 에러가 자주 발생한다. 대부분의 언어는 스택에 저장할 수 있는 값의 크기가 제한되어 있다.
Stack의 실사용 예제
우리가 자주 사용하는 브라우저의 뒤로 가기, 앞으로 가기 기능을 구현할 때 자료구조 Stack이 활용된다.
브라우저에서 자료구조 Stack이 사용될 때에는 다음과 같은 순서를 거친다.
- 새로운 페이지로 접속할 때, 현재 페이지를 Prev Stack에 보관한다.
- 뒤로 가기 버튼을 눌러 이전 페이지로 돌아갈 때에는, 현재 페이지를 Next Stack에 보관하고 Prev Stack에 가장 나중에 보관된 페이지를 현재 페이지로 가져온다.
- 앞으로 가기 버튼을 눌러 앞서 방문한 페이지로 이동을 원할 때에는, Next Stack의 가장 마지막으로 보관된 페이지를 가져온다.
- 마지막으로 현재 페이지를 Prev Stack에 보관한다.
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