자료구조 1 - 데이터 표현 방법, 컴퓨터 자료의 구조,

자료구조 : 프로그램을 만들때, 데이터를 메모리상에 어떠한 방식으로 표현할것인지 다루는 학문.

자료를 효율적으로 사용하기 위해서, 자료의 특성에 따라 분류하여 구성하고 저장,처리하는 모든 작업.

 

*자료의 형태에 따른 분류

 

단순구조 : 정수, 실수, 문자, 문자열 등의 기본 자료형

선형구조 : 자료의 앞,뒤 관계가 1:1인 선형관계 (리스트, 링크드 리스트, 스택, 큐, 덱... )

비선형구조 : 자료의 앞 뒤 관계가 1:多,  多 : 多 인 경우, (트리, 그래프.... )

파일 구조 : 레코드의 집합인 파일에 대한 구조, 순차파일, 색인 파일, 직접파일 등..

 

 

 

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*디지털 시스템에서의 자료표현

 

숫자, 문자, 그림, 소리, 기호 등 모든 형식의 자료를 2진수 코드로 표현하여 저장 및 처리

2진수 코드 : 1 or 0, True or False

2진수 코드의 단위 : 8bit = 2니블 = 1byte

 

*n개의 비트로 2**n개의 상태수 표현가능하다. ex(n=4인경우 16개 표현가능)

 

 

 

 

위 다섯가지 자료들을 어떻게 잘 표현할것인지 배운다.

 

*수치(숫자)자료의 표현

 

1. 존(zone)형식의 표현

10진수 한 자리를 표현하기 위하여 1바이트(8bit)를 사용하는 형식.

존 영역 : 상위 4비트. 

수치 영역 : 하위 4비트. (표현하고자 하는 10진수값을 2진수로 표시)

부호(+,-) 마지막 존 영역에 표시. (양수일때는 1100 , 음수일때는 1101)

 

 

 

2. 팩(Pack)형식의 표현

 

10진수 한 자리를 표현하기 위해서, 존 영역없이 4비트를 사용. (최하위 4비트에 부호를 표시한다.)

 

3. 2진수의 정수 표현

* 부호 절댓값 형식

최상위 1비트에 부호를 표시한다. (양수일때는 0, 음수일때는 1)

 

* 1의 보수 형식(1' Complement)

부호비트를 사용하지 않고, 1의 보수를 사용하는 방법이다.

* 2의 보수 형식(2' Complement) 

 

2진수의 정수표현의 3가지 방법은 양수표현은 모두 같고, 음수 표현만 다릅니다.

 

 

3. 2진수의 실수 표현

 

* 고정 소수점 표현

소수점이 항상 최상위 비트의 왼쪽(밖)에 고정되어 있는 방법.

ex ) 고정 소수점 표현 : 00101
0.00101의 실수값을 의미한다.
즉, "0."을 붙여준다고 생각하면 된다.

 

* 부동 소수점 형식의 표현

고정 소수점 표현보다 표현가능 범위가 넓다.

 

*문자 자료의 표현

1. BCD 코드

6비트를 사용하여 문자를 표현한다.

상위 2비트 : 존 비트 

하위 4비트 : 2진수 비트

이러한 존 비트, 2진수 비트를 조합하여 숫자, 대문자, 특수문자를 표현한다. 

ex) 알파벳 A = 1 0 (존비트) + 0 0 0 1 (2진수 비트)

 

2. EBCDIC 코드

8비트를 사용하여 문자를 표현한다.

상위 4비트 : 존 비트

하위 4비트 : 2진수 비트

대문자, 소문자, 숫자, 특수문자를 표현한다.

ex) 알파벳 A = 1 1 0 0 (존비트) + 0 0 0 1 (2진수 비트)

 

3. ASCII 코드

7비트를 사용하여 문자를 표현한다.

상위 3비트 : 존 비트

하위 4비트 : 2진수 비트

대문자, 소문자, 숫자, 특수문자를 표현

ex) 알파벳 A = 1 1 0 (존비트) + 0 0 0 1 (2진수 비트)

 

 

*논리 자료의 표현

 

논리값은 참(True), 거짓(False) 두가지를 말한다.

이러한 논리값을 표현할때는 최하위 비트를 1 또는 0으로 표시하여 표현한다. 

1. 최하위 비트 이용
참 :    00000001
거짓 : 00000000

2. 전체 비트 이용
참 :    11111111
거짓 : 00000000

3. 하나 이상의 비트를 이용
참   :  00000001 or 00000100..... 등등
거짓 : 00000000

>>>> 따라서, 0빼고 모두 참

 

 

*포인터 자료의 표현

메모리 주소를 표현하기 위한 자료형식이다.

변수의 주소 및 메모리의 특정 위치주소를 저장하여, 주소 연산하기 위해 사용된다.

 

 

 

*문자열 자료의 표현

 

여러개의 문자그룹을, 하나의 자료로 취급한다. (메모리에 연속적으로 저장)

하나의 문자열 자료에 포함된 부분 문자열을 표현하는 방법

 

1. 구분자 사용

세미 콜론(;) 을 구분자로 둔 예시.

부분 문자열 사이사이에 구분자를 두고, 연속저장하는 방법이다.

메모리 이용률이 효율적이지만

탐색시간 (구분자 식별 시간 + 문자비교 연산시간)은 비효율적이다.

 

2. 고정길이 사용

가장 긴 부분문자열을 기준으로, 길이를 고정시켜 연속저장하는 방법이다.

미사용공간이 있으므로 메모리 이용률이 비효율적이지만, 탐색시간은 효율적이다.

 

 

 

3. 포인터 사용

 

메모리 이용률도 효율적이고, 탐색 시간도 효율적이다.