<FE면접질문> #5. 자료구조

중견기업 이상에서 많이 물어보는 CS 기본기 인터뷰 질문 중 첫 번째로 자료구조에 대해서 정리해 보려고 한다.

자료구조

Array와 LinkedList의 차이가 무엇인가요? (N사 전화면접)

Array는 Random Access를 지원한다. 요소들을 인덱스를 통해 직접 접근할 수 있다. 따라서 특정 요소에 접근하는 시간복잡도는 O(1)이다. 반면 Linkedlist는 Sequential Access를 지원한다. 어떤 요소를 접근할 때 순차적으로 검색하며 찾아야 한다. 따라서 특정 요소에 접근할 때 시간복잡도는 O(N)이다.

저장방식도 배열에서 요소들은 인접한 메모리 위치에 연이어 저장된다. 반면 Linkedlist에서는 새로운 요소에 할당된 메모리 위치 주소가 linkedlist의 이전 요소에 저장된다.

배열에서 삽입과 삭제는 O(N)이 소요되지만, Linkedlist에서 삽입과 삭제는 O(1)이 소요된다.

배열에서 메모리는 선언 시 컴파일 타임에 할당이 된다.(정적 메모리 할당) 반면 Linkedlist에서는 새로운 요소가 추가될 때 런타임에 메모리를 할당한다.(동적 메모리 할당)

배열은 Stack 섹션에 메모리 할당이 이루어 진다. 반면 Linkedlist는 Heap 섹션에 메모리 할당이 이루어진다.

 

Stack과 Queue의 차이점은 무엇인가요? (N사 전화면접)

스택은 쌓아 올리는 자료구조이다. 같은 구조와 크기의 자료를 정해진 방향으로 쌓을 수 있고, 한 방향으로만 접근할 수 있다. top을 통해서 push, pop을 하면서 삽입과 삭제가 일어난다. 후입선출 구조이다. DFS나 재귀에서 사용된다.

큐는 원소의 줄을 세우는 자료구조이다. 큐는 한 쪽 끝에서 삽입 작업을, 다른 쪽 끝에서 삭제 작업을 진행한다. 선입선출 구조이다. 주로 데이터가 입력된 시간 순서대로 처리되어야 하는 경우 사용한다. BFS나 캐시를 구현할 때 사용한다.

 

BST와 Binary Tree에 대해서 설명하세요. (N사 전화면접)

이진탐색트리(Binary Search Tree)는 이진 탐색과 연결 리스트를 결합한 자료구조이다. 이진 탐색의 효율적인 탐색 능력을 유지하면서, 빈번한 자료 입력과 삭제가 가능하다는 장점이 있다. 이진 탐색 트리는 왼쪽 트리의 모든 값이 반드시 부모 노드보다 작아야 하고, 반대로 오른쪽 트리의 모든 값이 부모 노드보다 커야 하는 특징을 가지고 있어야 한다. 이진 탐색 트리의 탐색, 삽입, 삭제의 시간복잡도는 O(h)이다. 트리의 높이에 영향을 받는데, 트리가 균형이 맞지 않으면 워스트 케이스가 나올 수 있다. 그래서 이 균형을 맞춘 구조가 AVL Tree이다.

 

PriorityQueue의 동작 원리가 어떻게 되나요? (N사 전화면접)

우선순위 큐는 힙이라는 자료구조를 가지고 구현한다. top이 최대면 최대힙, top이 최소면 최소힙으로 표현한다. 힙으로 구현된 이진 트리는 모든 정점이 자신의 자식 요소보다 우선순위가 높다는 성질을 가지고 있다. 이 성질을 통해 삽입과 삭제 연산을 모두 O(logN)으로 수행할 수 있다.

 

해시테이블(HashTable)에 대해서 설명해주세요.

해시테이블은 효율적인 탐색을 위한 자료구조로 key값을 value에 대응시킨다. 해시테이블을 구현하기 위해서는 연결 리스트와 해쉬 함수가 필요하다. 해싱은 임의의 길이의 값을 해쉬 함수를 통해 고정된 크기의 값으로 변환하는 작업을 말하는데, 키 값을 해시 코드로 변환한 후 해당 해시 코드로 배열의 인덱스를 참조하여 값을 찾는다. 충돌이 발생할 수 있으며, 최악의 경우 O(N), 일반적으로 잘 구현된 경우는 O(1)의 시간 복잡도를 가지게 된다. 충돌은 Chaining, Open addressing 등의 방식으로 해결할 수 있다.

해시테이블은 균형 이진 탐색 트리로도 구현할 수 있다. 이 경우는 탐색 시간이 O(logN)이 된다. 이 방법은 크기가 큰 배열을 미리 할당해 놓지 않아도 되기 때문에 잠재적으로 적은 공간을 사용한다는 장점이 있다.

 

최소 스패닝 트리(Minimum Spanning Tree)에 대해서 설명해주세요.

그래프 G의 스패닝 트리 중 edge weight 값이 최소인 스패닝 트리를 말한다. 스패닝 트리란 그래프 G의 모든 vertex가 cycle 없이 연결된 형태를 말한다. n개의 vertex를 가지는 그래프에서 반드시 (n-1)개의 edge만을 사용해야 하며 사이클이 포함되어서는 안 된다. Kruskal과 Prim을 통해서 MST를 구현할 수 있다. Kruskal의 경우 그래프의 간선들을 오름차순으로 정렬하여 가장 낮은 가중치의 간선부터 차례로 MST에 집합체 추가하는 그리디 알고리즘 방식을 사용한다. Prim의 경우는 시작 정점부터 단계적으로 트리를 확장하는 방법이다.

 

참고자료

1. <코딩 인터뷰 완전분석(Cracking the coding interview)> 게리 라크만 맥도웰 저
2. https://medium.com/@audrl1010/linked-list-와-array-차이점-4ba873c2e5f5
3. https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=kks227&logNo=220791188929
4. https://baeharam.github.io/posts/data-structure/hash-table/
5. https://ratsgo.github.io/data structure&algorithm/2017/10/22/bst/
6. https://gmlwjd9405.github.io/2018/08/28/algorithm-mst.html