03강. 배열과 ArrayList: 순서가 있는 게임 기록 관리

?1. 이번 강의에서 해결할 문제

스테이지 수처럼 크기가 고정된 값과 플레이할 때마다 늘어나는 기록을 같은 구조에 넣으면 불필요한 복사나 빈 공간이 생깁니다.

✓2. 학습 목표

✓이 강의를 마치면

• 배열과 ArrayList의 크기·타입 차이를 설명합니다.
• 인덱스 접근과 중간 삽입·삭제 비용을 판단합니다.
• 고정 점수표와 동적 기록에 맞는 구조를 선택합니다.

◇3. 핵심 개념

배열은 생성할 때 길이가 고정되고 원시 타입도 직접 저장합니다. ArrayList는 내부적으로 크기 조절 가능한 배열을 사용하지만, 용량 증가 방식은 API 계약과 구분해야 합니다. 둘 다 인덱스 접근은 O(1)입니다. 끝 추가는 ArrayList에서 평균적으로 amortized O(1)이지만 용량 확장 순간에는 복사가 필요합니다. 중간 삽입·삭제는 뒤 원소를 이동해 O(n)입니다.

✎4. 단계별 실습

1. 예제 파일 작성

실행 환경: 코드 편집기

실행 위치: C:\dev\game-ranking-algorithms

실행 전 확인: 같은 이름의 파일이 있다면 덮어쓰기 전에 Git diff로 변경 범위를 확인합니다. 선택한 LTS JDK의 java -version과 javac -version이 모두 실행되어야 합니다.

대상 파일: src/OrderedRecords.java

src/OrderedRecords.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class OrderedRecords {
    record GameRecord(String playerId, int score) {}

    public static void main(String[] args) {
        int[] stageTargets = {500, 800, 1200};
        List<GameRecord> records = new ArrayList<>();
        records.add(new GameRecord("P1", 700));
        records.add(new GameRecord("P2", 950));
        records.add(1, new GameRecord("P3", 820));

        System.out.println("2스테이지 목표: " + stageTargets[1]);
        System.out.println("기록 순서: " + records);
    }
}

2. PowerShell에서 컴파일·실행

실행 환경: Windows PowerShell

실행 위치: C:\dev\game-ranking-algorithms

실행 전 확인: src/OrderedRecords.java가 저장되었고 out 폴더에는 삭제해도 되는 컴파일 결과만 있는지 확인합니다.

대상: src/OrderedRecords.java와 out 아래 생성되는 class 파일

Windows PowerShell

Set-Location C:\dev\game-ranking-algorithms
New-Item -ItemType Directory -Force .\out | Out-Null
javac -Xlint:all -d .\out .\src\OrderedRecords.java
java -cp .\out OrderedRecords

예상 결과: 2스테이지 목표 800과 P1, P3, P2 순서의 기록이 출력됩니다.

실행 시간은 PC의 CPU·메모리, JDK 버전, JVM 워밍업, 백그라운드 작업과 입력 분포에 따라 달라질 수 있습니다. 측정값은 같은 조건에서 여러 번 비교하고 Big-O 분석과 함께 해석합니다.

→5. 코드와 알고리즘이 동작하는 이유

스테이지 목표는 개수가 고정되어 배열이 자연스럽습니다. 기록은 실행 중 늘어나므로 ArrayList가 크기 관리 책임을 맡습니다. add(1, value)는 인덱스 1 이후 원소를 한 칸씩 이동하기 때문에 O(n)이고, get(1)은 기준 주소에서 위치를 계산하므로 O(1)입니다.

!6. 자주 하는 실수와 해결법

!자주 하는 실수

• 실수: 배열의 마지막 유효 인덱스를 length로 사용하기 해결: 인덱스는 0부터 시작하므로 마지막은 length - 1입니다.
• 실수: ArrayList 중간 삽입을 O(1)로 오해하기 해결: 인덱스 접근과 원소 이동 비용을 구분합니다.
• 실수: 원시 배열과 List<Integer>의 메모리 특성을 동일시하기 해결: 오토박싱과 객체 참조 비용이 있음을 기억합니다.

✎7. 직접 실습

✎직접 실습

1. 첫 기록, 마지막 기록을 안전하게 조회합니다.
2. 빈 목록에서는 접근하지 않도록 조건을 추가합니다.
3. 스테이지 목표는 배열, 플레이 기록은 List가 적합한 이유를 표로 정리합니다.

실습 기록에는 입력 크기, 예상 결과, 실제 결과, 시간·공간 복잡도와 사용한 JDK 버전을 함께 남깁니다. 실제 사용자 ID나 개인정보 대신 P1, P2 같은 가상 데이터를 사용합니다.

?8. 이해 점검 질문 3개

?이해 점검

1. 배열과 ArrayList의 길이 관리 방식은 어떻게 다른가요?
2. ArrayList 중간 삽입이 O(n)인 이유는 무엇인가요?
3. 끝 추가의 amortized O(1)은 무엇을 뜻하나요?

■9. 핵심 요약

■핵심 요약

고정 크기와 원시 값에는 배열이 단순하고, 동적으로 늘어나는 순서 자료에는 ArrayList가 편리합니다. 빠른 인덱스 접근과 느린 중간 변경이라는 배열 기반 특성을 함께 기억합니다.