[Data] 스택(Stack)과 큐(Queue)

📚 스택(Stack)과 큐(Queue)란 무엇인가요?

스택(Stack)과 큐(Queue)는 컴퓨터 공학에서 매우 중요한 데이터 구조 중 하나예요. 이 두 구조는 데이터를 저장하고 처리하는 방식을 정의하며, 각각의 사용 방식이 다르지만 순서에 초점을 맞추고 있어요. 특히, 스택은 "마지막에 넣은 것이 가장 먼저 나온다"는 LIFO (Last In, First Out) 원칙을 따르고, 큐는 "먼저 넣은 것이 가장 먼저 나온다"는 FIFO (First In, First Out) 원칙을 따르죠.

 

비유를 들어 설명하자면, 스택은 접시를 쌓아 올리는 것과 비슷해요. 마지막에 쌓은 접시를 먼저 꺼내야 하죠. 반면, 큐는 줄을 서는 것과 같아요. 먼저 줄을 선 사람이 먼저 서비스를 받는 원칙을 따르죠. 이제 스택과 큐의 개념을 더 깊이 살펴보고, 각각의 특징과 사용 예를 알아볼게요.

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🖥️ 스택(Stack)과 큐(Queue)의 개념과 예시

1. 스택이란?

스택(Stack)은 LIFO(Last In, First Out) 원칙을 따르는 자료구조예요. 즉, 마지막에 추가된 데이터가 가장 먼저 제거돼요. 스택에서 주로 사용하는 연산은 push(데이터 추가)와 pop(데이터 제거)예요.

스택의 주요 연산:

• push: 스택에 데이터를 추가하는 연산
• pop: 스택에서 데이터를 제거하고 반환하는 연산
• peek: 스택의 가장 위에 있는 데이터를 확인하는 연산 (제거하지 않음)

// 간단한 스택 구현 예제
class Stack {
    constructor() {
        this.items = [];
    }

    // 스택에 데이터 추가
    push(element) {
        this.items.push(element);
    }

    // 스택에서 데이터 제거 (LIFO)
    pop() {
        if (this.isEmpty()) {
            return "스택이 비어있습니다.";
        }
        return this.items.pop();
    }

    // 스택의 맨 위에 있는 데이터 확인
    peek() {
        if (this.isEmpty()) {
            return "스택이 비어있습니다.";
        }
        return this.items[this.items.length - 1];
    }

    // 스택이 비어있는지 확인
    isEmpty() {
        return this.items.length === 0;
    }
}

// 스택 사용 예시
const stack = new Stack();
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);
console.log(stack.peek()); // 3 (가장 최근에 추가된 요소)
console.log(stack.pop());  // 3 (가장 최근에 추가된 요소 제거)
console.log(stack.pop());  // 2

이 예제에서는 간단한 스택을 구현했어요.
push 메서드로 데이터를 스택에 추가하고, pop 메서드로 데이터를 제거해요.
가장 마지막에 추가된 데이터가 먼저 제거되므로, LIFO 원칙을 따르고 있어요.

2. 큐(Queue)란?

큐(Queue)는 FIFO(First In, First Out) 원칙을 따르는 자료구조예요. 즉, 가장 먼저 추가된 데이터가 가장 먼저 제거돼요. 큐에서 주로 사용하는 연산은 enqueue(데이터 추가)와 dequeue(데이터 제거)예요.

큐의 주요 연산:

• enqueue: 큐의 끝에 데이터를 추가하는 연산
• dequeue: 큐의 앞에서 데이터를 제거하고 반환하는 연산
• front: 큐의 가장 앞에 있는 데이터를 확인하는 연산 (제거하지 않음)

// 간단한 큐 구현 예제
class Queue {
    constructor() {
        this.items = [];
    }

    // 큐에 데이터 추가 (FIFO)
    enqueue(element) {
        this.items.push(element);
    }

    // 큐에서 데이터 제거 (FIFO)
    dequeue() {
        if (this.isEmpty()) {
            return "큐가 비어있습니다.";
        }
        return this.items.shift();
    }

    // 큐의 맨 앞에 있는 데이터 확인
    front() {
        if (this.isEmpty()) {
            return "큐가 비어있습니다.";
        }
        return this.items[0];
    }

    // 큐가 비어있는지 확인
    isEmpty() {
        return this.items.length === 0;
    }
}

// 큐 사용 예시
const queue = new Queue();
queue.enqueue(1);
queue.enqueue(2);
queue.enqueue(3);
console.log(queue.front());  // 1 (가장 먼저 추가된 요소)
console.log(queue.dequeue()); // 1 (가장 먼저 추가된 요소 제거)
console.log(queue.dequeue()); // 2

이 예제에서는 간단한 큐를 구현했어요.
enqueue 메서드로 데이터를 큐의 끝에 추가하고, dequeue 메서드로 큐의 앞에서 데이터를 제거해요.
큐는 FIFO 원칙을 따르므로, 가장 먼저 추가된 데이터가 가장 먼저 제거돼요.

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🤔 스택(Stack)과 큐(Queue)의 차이점

스택과 큐는 모두 데이터를 저장하는 방식이지만, 데이터가 처리되는 순서에서 큰 차이를 보여요. 각 자료구조의 특징을 한눈에 비교해볼게요.

자료구조	데이터 처리 방식	주요 연산
스택	LIFO (마지막에 추가된 데이터가 먼저 제거됨)	push, pop, peek
큐	FIFO (먼저 추가된 데이터가 먼저 제거됨)	enqueue, dequeue, front

1. 언제 스택을 사용할까?

• 스택은 후입선출(LIFO) 방식이 필요한 상황에서 사용돼요. 예를 들어:
  • 웹 브라우저의 뒤로 가기/앞으로 가기 기능: 최근에 방문한 페이지부터 먼저 돌아가게 돼요.
  • 함수 호출 스택: 함수 호출이 끝나면 마지막에 호출된 함수부터 반환돼요.

2. 언제 큐를 사용할까?

• 큐는 선입선출(FIFO) 방식이 필요한 상황에서 사용돼요. 예를 들어:
  • 프린터 대기열: 먼저 들어온 인쇄 작업이 먼저 처리돼요.
  • 콜센터 대기줄: 먼저 전화를 건 고객이 먼저 상담을 받게 돼요.

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🚨 주의할 점

스택과 큐를 사용할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있어요.

1. 메모리 관리: 스택과 큐 모두 데이터가 계속 쌓이기만 하면 메모리 부족이 발생할 수 있어요. 특히, 스택은 재귀 함수처럼 깊이 중첩될 경우 스택 오버플로우 문제가 발생할 수 있어요.
2. 올바른 자료구조 선택: 문제의 성격에 따라 스택과 큐 중 어떤 자료구조가 적합한지 신중히 고려해야 해요. 잘못된 자료구조를 선택하면 성능이 저하되거나, 복잡한 코드가 될 수 있어요.
3. 사용 빈도: 스택과 큐는 매우 기본적인 자료구조이지만, 실제 프로젝트에서 특정 시나리오에 맞게 적절히 변형된 형태로 자주 사용돼요. 예를 들어, 우선순위 큐나 이중 스택 같은 변형된 자료구조를 사용하게 될 수도 있어요.

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📖 결론

스택과 큐는 자바스크립트에서 매우 중요한 자료구조예요. 스택은 LIFO 원칙을 따르며, 큐는 FIFO 원칙을 따릅니다. 각각의 자료구조는 특정 상황에 맞게 사용되며, 데이터를 관리하는 데 있어 매우 유용해요.

 

스택은 주로 후입선출 방식이 필요한 상황에서, 큐는 선입선출 방식이 필요한 상황에서 사용돼요. 이 두 가지 자료구조의 개념을 명확하게 이해하면, 데이터를 효과적으로 관리하고 문제 해결에 큰 도움이 될 거예요.