1. 배열과 리스트의 메모리 구조

배열과 리스트는 통상 같은 개념으로 사용되기도 하지만, 엄밀히 말하면 다릅니다. 배열과 리스트는 메모리 상에서 전혀 다른 방식으로 데이터를 저장합니다.

1.1 배열의 메모리 구조

배열(Array)은 연속된 메모리 공간에 데이터를 저장합니다. 마치 아파트 동호수처럼 1000번지, 1004번지, 1008번지와 같은 식으로 붙어있는 주소에 데이터가 차례대로 저장됩니다.

1.2 연결 리스트의 메모리 구조

반면 연결 리스트(Linked List)는 메모리 상 이어져 있지 않습니다. 각 데이터(노드)가 메모리의 여기저기 흩어져 있고, 다음 데이터의 주소를 가리키는 포인터로 연결되어 있습니다.

1.3 차이점이 왜 중요한가?

이러한 메모리 구조의 차이는 각 자료구조의 성능 특성을 결정합니다.

특성	배열 (연속된 메모리)	연결 리스트 (흩어진 메모리)
인덱스 접근	O(1) - 주소 계산으로 즉시 접근	O(n) - 처음부터 순차 탐색
중간 삽입/삭제	O(n) - 뒤 요소들을 모두 이동	O(1) - 포인터만 변경 (위치를 안다면)
메모리 효율	높음 (데이터만 저장)	낮음 (포인터도 함께 저장)
캐시 효율	높음 (연속된 메모리 접근)	낮음 (메모리 주소가 흩어짐)

핵심 개념

배열: 메모리가 연속 → 인덱스로 빠른 접근 가능 → 하지만 중간 삽입/삭제는 느림
연결 리스트: 메모리가 비연속 → 순차 탐색 필요 → 하지만 삽입/삭제는 포인터만 조작

JavaScript의 Array는 동적 배열로 구현되어 있습니다. 동적 배열은 내부적으로 포인터들을 연속된 메모리 공간에 저장하는 방식으로 구현되어 있습니다. 포인터 배열 자체는 연속되어 있어서 인덱스 접근이 O(1)이지만, 중간 삽입/삭제 시에는 뒤의 포인터들을 모두 이동시켜야 하므로 O(n)입니다. 용량이 부족하면 더 큰 메모리를 새로 할당받아 기존 데이터를 복사하는 방식으로 크기를 동적으로 조절합니다.

2. JavaScript 배열

JavaScript의 배열은 동적 배열(Dynamic Array)로 구현되어 있으며, 크기가 가변적이고 다양한 타입의 데이터를 저장할 수 있습니다.

2.1 배열 생성과 초기화

// 빈 배열 생성
const emptyArray = [];
const emptyArray2 = new Array();
 
// 값을 가진 배열 생성
const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
const mixed = [1, "hello", 3.14, true];
 
// 특정 크기의 배열 초기화
const zeros = new Array(5).fill(0);  // [0, 0, 0, 0, 0]
const matrix = Array.from({ length: 2 }, () => new Array(3).fill(0));  // 2x3 행렬 [[0,0,0], [0,0,0]]
 
// 배열 메서드로 생성
const squares = Array.from({ length: 5 }, (_, i) => (i + 1) ** 2);  // [1, 4, 9, 16, 25]
const evens = Array.from({ length: 10 }, (_, i) => i).filter(i => i % 2 === 0);  // [0, 2, 4, 6, 8]

// 빈 배열 생성
const emptyArray = [];
const emptyArray2 = new Array();
 
// 값을 가진 배열 생성
const numbers = [1, 2, 3, 4, 5];
const mixed = [1, "hello", 3.14, true];
 
// 특정 크기의 배열 초기화
const zeros = new Array(5).fill(0);  // [0, 0, 0, 0, 0]
const matrix = Array.from({ length: 2 }, () => new Array(3).fill(0));  // 2x3 행렬 [[0,0,0], [0,0,0]]
 
// 배열 메서드로 생성
const squares = Array.from({ length: 5 }, (_, i) => (i + 1) ** 2);  // [1, 4, 9, 16, 25]
const evens = Array.from({ length: 10 }, (_, i) => i).filter(i => i % 2 === 0);  // [0, 2, 4, 6, 8]

2.2 배열 접근과 슬라이싱

const arr = [10, 20, 30, 40, 50];
 
// 인덱스 접근
console.log(arr[0]);       // 10 (첫 번째 요소)
console.log(arr[arr.length - 1]);  // 50 (마지막 요소)
console.log(arr.at(-1));   // 50 (마지막 요소, ES2022)
console.log(arr.at(-2));   // 40 (뒤에서 두 번째 요소)
 
// 슬라이싱 slice(시작, 끝)
console.log(arr.slice(1, 4));  // [20, 30, 40] - 인덱스 1부터 3까지
console.log(arr.slice(0, 3));  // [10, 20, 30] - 처음부터 인덱스 2까지
console.log(arr.slice(2));     // [30, 40, 50] - 인덱스 2부터 끝까지
console.log(arr.slice().reverse());  // [50, 40, 30, 20, 10] - 역순

const arr = [10, 20, 30, 40, 50];
 
// 인덱스 접근
console.log(arr[0]);       // 10 (첫 번째 요소)
console.log(arr[arr.length - 1]);  // 50 (마지막 요소)
console.log(arr.at(-1));   // 50 (마지막 요소, ES2022)
console.log(arr.at(-2));   // 40 (뒤에서 두 번째 요소)
 
// 슬라이싱 slice(시작, 끝)
console.log(arr.slice(1, 4));  // [20, 30, 40] - 인덱스 1부터 3까지
console.log(arr.slice(0, 3));  // [10, 20, 30] - 처음부터 인덱스 2까지
console.log(arr.slice(2));     // [30, 40, 50] - 인덱스 2부터 끝까지
console.log(arr.slice().reverse());  // [50, 40, 30, 20, 10] - 역순

2.3 배열 수정 메서드

2.3.1 요소 추가

let arr = [1, 2, 3];
 
// push(): 끝에 요소 하나 추가 - O(1)
arr.push(4);              // [1, 2, 3, 4]
 
// unshift(): 앞에 요소 삽입 - O(n)
arr.unshift(0);           // [0, 1, 2, 3, 4]
 
// splice(): 특정 위치에 요소 삽입 - O(n)
arr.splice(2, 0, 1.5);    // [0, 1, 1.5, 2, 3, 4]
 
// concat(): 여러 요소 추가 (새 배열 반환) - O(n+m)
const newArr = arr.concat([5, 6, 7]);  // 원본은 변경 안 됨
 
// 스프레드 연산자
const combined = [...arr, 5, 6];

let arr = [1, 2, 3];
 
// push(): 끝에 요소 하나 추가 - O(1)
arr.push(4);              // [1, 2, 3, 4]
 
// unshift(): 앞에 요소 삽입 - O(n)
arr.unshift(0);           // [0, 1, 2, 3, 4]
 
// splice(): 특정 위치에 요소 삽입 - O(n)
arr.splice(2, 0, 1.5);    // [0, 1, 1.5, 2, 3, 4]
 
// concat(): 여러 요소 추가 (새 배열 반환) - O(n+m)
const newArr = arr.concat([5, 6, 7]);  // 원본은 변경 안 됨
 
// 스프레드 연산자
const combined = [...arr, 5, 6];

2.3.2 요소 삭제

let arr = [10, 20, 30, 40, 50, 30];
 
// pop(): 마지막 요소 제거하고 반환 - O(1)
const last = arr.pop();     // 30 반환, 마지막 요소 제거
 
// shift(): 첫 번째 요소 제거 - O(n)
const first = arr.shift();  // 10 반환, 첫 번째 요소 제거
 
// splice(): 인덱스로 삭제
arr.splice(1, 1);           // 인덱스 1 요소 제거 - O(n)
arr.splice(1, 2);           // 인덱스 1부터 2개 요소 제거 - O(n)
 
// filter()로 값으로 삭제 (새 배열 반환)
arr = arr.filter(x => x !== 30);  // 30 모두 제거

let arr = [10, 20, 30, 40, 50, 30];
 
// pop(): 마지막 요소 제거하고 반환 - O(1)
const last = arr.pop();     // 30 반환, 마지막 요소 제거
 
// shift(): 첫 번째 요소 제거 - O(n)
const first = arr.shift();  // 10 반환, 첫 번째 요소 제거
 
// splice(): 인덱스로 삭제
arr.splice(1, 1);           // 인덱스 1 요소 제거 - O(n)
arr.splice(1, 2);           // 인덱스 1부터 2개 요소 제거 - O(n)
 
// filter()로 값으로 삭제 (새 배열 반환)
arr = arr.filter(x => x !== 30);  // 30 모두 제거

2.3.3 요소 수정

let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
 
// 단일 요소 수정
arr[0] = 10;              // [10, 2, 3, 4, 5] - O(1)
 
// splice로 수정
arr.splice(1, 3, 20, 30); // [10, 20, 30, 5] - O(n)

let arr = [1, 2, 3, 4, 5];
 
// 단일 요소 수정
arr[0] = 10;              // [10, 2, 3, 4, 5] - O(1)
 
// splice로 수정
arr.splice(1, 3, 20, 30); // [10, 20, 30, 5] - O(n)

2.4 배열 검색 메서드

const arr = [10, 20, 30, 20, 40];
 
// indexOf(): 값의 인덱스 찾기 - O(n)
const idx = arr.indexOf(20);        // 1 (첫 번째 20의 인덱스)
const idx2 = arr.indexOf(20, 2);    // 3 (인덱스 2부터 찾기)
 
// lastIndexOf(): 뒤에서부터 찾기
const lastIdx = arr.lastIndexOf(20); // 3
 
// filter()로 개수 세기 - O(n)
const count = arr.filter(x => x === 20).length;  // 2
 
// includes(): 값 존재 여부 - O(n)
if (arr.includes(30)) {
    console.log("30이 있습니다");
}
 
// find(): 조건에 맞는 첫 요소
const found = arr.find(x => x > 25);  // 30
 
// findIndex(): 조건에 맞는 첫 인덱스
const foundIdx = arr.findIndex(x => x > 25);  // 2
 
// Math.min, Math.max
console.log(Math.min(...arr));  // 10 - O(n)
console.log(Math.max(...arr));  // 40 - O(n)
 
// reduce로 합계
const sum = arr.reduce((a, b) => a + b, 0);  // 120 - O(n)

const arr = [10, 20, 30, 20, 40];
 
// indexOf(): 값의 인덱스 찾기 - O(n)
const idx = arr.indexOf(20);        // 1 (첫 번째 20의 인덱스)
const idx2 = arr.indexOf(20, 2);    // 3 (인덱스 2부터 찾기)
 
// lastIndexOf(): 뒤에서부터 찾기
const lastIdx = arr.lastIndexOf(20); // 3
 
// filter()로 개수 세기 - O(n)
const count = arr.filter(x => x === 20).length;  // 2
 
// includes(): 값 존재 여부 - O(n)
if (arr.includes(30)) {
    console.log("30이 있습니다");
}
 
// find(): 조건에 맞는 첫 요소
const found = arr.find(x => x > 25);  // 30
 
// findIndex(): 조건에 맞는 첫 인덱스
const foundIdx = arr.findIndex(x => x > 25);  // 2
 
// Math.min, Math.max
console.log(Math.min(...arr));  // 10 - O(n)
console.log(Math.max(...arr));  // 40 - O(n)
 
// reduce로 합계
const sum = arr.reduce((a, b) => a + b, 0);  // 120 - O(n)

2.5 배열 정렬 메서드

let numbers = [5, 2, 8, 1, 9];
 
// sort(): 원본 배열을 정렬 - O(n log n)
numbers.sort((a, b) => a - b);        // [1, 2, 5, 8, 9] 오름차순
numbers.sort((a, b) => b - a);        // [9, 8, 5, 2, 1] 내림차순
 
// 정렬된 새 배열 (원본 유지) - toSorted() ES2023
const original = [5, 2, 8, 1, 9];
const sortedNums = [...original].sort((a, b) => a - b);  // [1, 2, 5, 8, 9]
// original은 그대로 [5, 2, 8, 1, 9]
 
// key로 정렬 기준 지정
const words = ["apple", "pie", "zoo", "a"];
words.sort((a, b) => a.length - b.length);  // 길이 순: ['a', 'pie', 'zoo', 'apple']
 
// reverse(): 배열 뒤집기 - O(n)
numbers.reverse();                    // [1, 8, 5, 2, 9]

let numbers = [5, 2, 8, 1, 9];
 
// sort(): 원본 배열을 정렬 - O(n log n)
numbers.sort((a, b) => a - b);        // [1, 2, 5, 8, 9] 오름차순
numbers.sort((a, b) => b - a);        // [9, 8, 5, 2, 1] 내림차순
 
// 정렬된 새 배열 (원본 유지) - toSorted() ES2023
const original = [5, 2, 8, 1, 9];
const sortedNums = [...original].sort((a, b) => a - b);  // [1, 2, 5, 8, 9]
// original은 그대로 [5, 2, 8, 1, 9]
 
// key로 정렬 기준 지정
const words = ["apple", "pie", "zoo", "a"];
words.sort((a, b) => a.length - b.length);  // 길이 순: ['a', 'pie', 'zoo', 'apple']
 
// reverse(): 배열 뒤집기 - O(n)
numbers.reverse();                    // [1, 8, 5, 2, 9]

2.6 기타 유용한 메서드

const arr = [1, 2, 3, 4, 5];
 
// length: 배열 길이 - O(1)
console.log(arr.length);  // 5
 
// slice(): 얕은 복사 - O(n)
const arrCopy = arr.slice();
const arrCopy2 = [...arr];
 
// 깊은 복사 (중첩 배열용)
const nested = [[1, 2], [3, 4]];
const deep = JSON.parse(JSON.stringify(nested));
// 또는 structuredClone(nested)
 
// forEach(): 인덱스와 값 함께 순회
arr.forEach((val, i) => {
    console.log(`인덱스 ${i}: 값 ${val}`);
});
 
// entries(): 인덱스와 값 쌍
for (const [i, val] of arr.entries()) {
    console.log(`${i + 1}번째: ${val}`);
}
 
// map(): 변환된 새 배열
const doubled = arr.map(x => x * 2);  // [2, 4, 6, 8, 10]

const arr = [1, 2, 3, 4, 5];
 
// length: 배열 길이 - O(1)
console.log(arr.length);  // 5
 
// slice(): 얕은 복사 - O(n)
const arrCopy = arr.slice();
const arrCopy2 = [...arr];
 
// 깊은 복사 (중첩 배열용)
const nested = [[1, 2], [3, 4]];
const deep = JSON.parse(JSON.stringify(nested));
// 또는 structuredClone(nested)
 
// forEach(): 인덱스와 값 함께 순회
arr.forEach((val, i) => {
    console.log(`인덱스 ${i}: 값 ${val}`);
});
 
// entries(): 인덱스와 값 쌍
for (const [i, val] of arr.entries()) {
    console.log(`${i + 1}번째: ${val}`);
}
 
// map(): 변환된 새 배열
const doubled = arr.map(x => x * 2);  // [2, 4, 6, 8, 10]

3. 시간복잡도 정리

배열의 주요 연산별 시간복잡도를 이해하는 것은 효율적인 알고리즘 설계에 필수적입니다.

3.1 시간복잡도 표

연산	시간복잡도	설명
접근/수정
`arr[i]`	O(1)	인덱스로 직접 계산하여 접근
`arr[i] = x`	O(1)	인덱스로 직접 수정
`arr.slice(i, j)`	O(k)	k는 슬라이스 길이 (j-i)
검색
`arr.includes(x)`	O(n)	처음부터 순차 탐색
`arr.indexOf(x)`	O(n)	첫 번째 일치 항목까지 순차 탐색
`arr.filter()`	O(n)	전체 배열 순회
`Math.min(...arr)`, `Math.max(...arr)`	O(n)	전체 배열 순회
추가
`arr.push(x)`	O(1) 평균	공간이 있으면 즉시 추가, 공간 부족 시 O(n)
`arr.unshift(x)`	O(n)	모든 요소를 한 칸씩 이동
`arr.splice(i, 0, x)`	O(n)	i 이후 요소들을 모두 한 칸씩 이동
`arr.concat(other)`	O(n+m)	새 배열 생성 및 복사
삭제
`arr.pop()`	O(1)	마지막 요소만 제거
`arr.shift()`	O(n)	모든 요소를 한 칸씩 이동
`arr.splice(i, 1)`	O(n)	i 이후 요소들을 모두 한 칸씩 이동
정렬
`arr.sort()`	O(n log n)	Timsort 알고리즘 사용
`arr.reverse()`	O(n)	양 끝에서 스왑하며 진행
기타
`arr.length`	O(1)	길이는 내부에 저장되어 있음
`arr.slice()`	O(n)	모든 요소 복사

3.2 시간복잡도 시각화

코딩테스트 팁: 시간복잡도를 고려한 설계

빈번한 앞 삽입/삭제: 배열보다는 연결 리스트 구조 또는 다른 접근 방식 고려
빈번한 검색: 배열보다는 Set (검색 O(1)) 또는 Map 사용
정렬된 상태 유지: 매번 정렬하지 말고 이진 탐색으로 정렬된 상태 유지
중복 제거: new Set(arr)로 변환 (O(n))
최대/최소 유지: 직접 힙 구현 또는 정렬 활용

4. 연습문제

(정렬) 업무 우선순위: https://100.jsalgo.co.kr/?page=7
(최솟값) 두 점 사이의 거리: https://100.jsalgo.co.kr/?page=8
(최댓값) 수학은 내가 1등: https://100.jsalgo.co.kr/?page=9
(탐색) 게임 밸런스 조절: https://100.jsalgo.co.kr/?page=10
(탐색) 평균 점수 카운팅: https://100.jsalgo.co.kr/?page=11
(정렬) 도서관 책 연도별 정렬: https://100.jsalgo.co.kr/?page=13

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배열과 리스트