[Swift] Collection (Array, Dictionary, Set)

이번 포스팅에서는 Swift의 Collection에 대해 알아보자.

 

Collection은 많은 데이터들을 묶어서 효율적으로 처리하기 위해 사용한다.

 

Swift Collection은 구조체로 구현되어있고, 주로 값 형식으로 사용한다.

Swift Collection에는 데이터를 순서대로 저장하는 배열 (Array), 키와 값을 하나의 쌍으로 저장하는 딕셔너리 (Dictionary), 집합 연산을 제공하고 고유 값들의 순서가 지정되지 않는 집합 (Set) 이 있다.

 

 

컬렉션의 가변성은 컬렉션에 저장된 요소들에게 영향을 주지 않는다.

따라서 불변 컬렉션 (let 키워드를 사용하여 선언한 컬렉션)에 가변적인 요소가 저장되어있을 경우, 요소를 새롭게 추가하거나 삭제하는 것은 불가능하지만 요소를 수정하는 것은 가능하다.

반면 가변 컬렉션 (var 키워드를 사용하여 선언한 컬렉션)에 불변적인 요소가 저장되어있을 경우, 요소를 새롭게 추가하거나 삭제하는 것은 가능하지만 요소를 수정하는 것은 불가능하다.

 

 

 

이제 각각의 특징에 대해서 알아보도록 하자.

 

 

1. Array (배열)

배열을 생성하고 선언하는 방법은 아래와 같다.

// #1. 배열 리터럴로 정수 배열 선언하기
let nums = [1, 2, 3]

// #2. 빈 배열 만들기 (빈 리터럴 -> 타입 어노테이션 필수)
let emptyArray : [Int] = []

// #3. 생성자 사용해서 만들기 (정식 문법)
let emptyArray2 = Array<Int>()

// #4. 단축 문법
let emptyArray3 = [Int]()

// #5. 배열 만든 후 기본값으로 채우기
// 첫번째 파라미터: 배열 채울 기본값, 두번째 파라미터: 배열 채울 요소의 숫자
let zeroArray = [Int](repeating: 0, count: 10) // 0이 10개 채워진 int 배열

 

배열은 데이터를 순서대로 저장하는 Ordered Collection이다.

배열 내에 저장되는 데이터의 자료형은 모두 같아야하고 (Single Type), 배열의 자료형은 직접 명시하여 선언하거나 배열 생성 시점에 요소의 자료형을 통해 결정된다.

 

Swift의 배열은 Generic Collection이다. 그렇기 때문에 모든 타입에서 사용할 수 있는 것이다.

 

배열 내에 저장되는 요소들의 값은 중복이여도 상관이 없다. 

배열의 인덱스는 0부터 시작하는 정수 인덱스이고 (0-based Index), 저장되는 순서에 따라 자동으로 지정된다.

0-based Index를 사용하기 때문에 요소에 접근할 때에는 인덱스를 사용하거나, subscript 문법을 사용하여 접근하면 된다.

 

 

 

 

 

참고로, startIndex는 비어있지 않은 배열의 첫번째 요소의 인덱스를 의미한다.

 

 

여기서 주의해야할 것이 있다.

endIndex라고 하면 바로 마지막 요소의 인덱스라고 생각하기 쉬운데, endIndex는 마지막 요소의 인덱스가 아닌 마지막 요소의 다음 인덱스를 의미한다.

따라서 마지막 요소의 인덱스를 알고 싶을 경우, index(before:) 메소드를 이용해야한다.

 

 

또한 first, last 속성을 이용하면 배열의 첫번째 요소와 마지막 요소를 Optional String으로 리턴해준다.

 

배열의 성능은 크게 두 가지 요인에 따라 결정된다.

첫번째 요인은 삽입 위치이다. 배열의 끝에 요소를 추가할 때에는 배열의 크기와 상관 없이 일정 시간 동안 수행된다.

하지만 배열의 특정 위치 (예: 배열의 가운데)에 요소를 추가할 때에는 더 많은 시간이 소요된다.

배열 요소가 중간에 삽입되면, 그 뒤에 있는 모든 요소들이 인덱스 1만큼 뒤로 이동해야한다. 그렇기 때문에 배열의 요소 수가 2배가 된다면 삽입하는데 소요되는 시간도 2배가 된다.

두번째 요인은 배열의 크기이다. 모든 배열은 요소를 저장하기 위해 일정량의 메모리를 예약해둔다.

만약 이미 최대 용량이 된 배열에 새로운 요소를 추가하려고 할 경우, 배열은 더 큰 메모리 영역을 할당하고, 해당 요소를 새로운 저장공간에 복사한다. Swift 표준 라이브러리는 저장공간이 부족하고, 복사가 필요할 때에만 용량을 증가시키게 함으로써 여기에 소요되는 시간을 최소화하도록 했다.

 

 

 

 

배열에 요소를 추가할 때에는 append(_:) 메소드 또는 append(contentsOf:) 메소드를 사용한다.

append(_:) 메소드는 하나의 요소만 추가할 때, append(contentsOf:) 메소드는 여러 개의 요소를 한번에 추가할 때 사용한다.

 

배열의 중간에 요소를 추가할 때에는 insert(_:at:) 메소드 또는 insert(contentsOf:at:) 메소드를 사용한다.

insert(_:at:) 메소드는 특정 위치에 요소를 추가할 때, insert(contentsOf:at:) 메소드는 배열의 특정 위치에 2개 이상의 요소를 추가할 때 사용한다.

 

 

배열의 요소를 수정할 때에는 subscript를 이용하여 범위를 통해 수정하거나 메소드를 이용하여 수정하면 된다.

 

subscript를 이용하여 수정하기

 

 

replaceSubrange(_:with:) 메소드는 파라미터로 전달된 범위의 요소를 전달된 컬렉션으로 변경한다.

 

replaceSubrange 메소드를 이용하여 수정하기

 

 

 

 

 

 

배열의 특정 위치에 존재하는 요소를 삭제할 때에는 remove(at:) 메소드를 사용하는데, 이 메소드는 전달된 인덱스의 요소를 삭제한 후에 삭제된 요소의 값을 리턴해준다.

 

배열의 첫번째 요소를 삭제할 때에는 removeFirst() 메소드를 사용하는데, 이 메소드도 첫번째 요소를 삭제하고 삭제된 요소의 값을 리턴해준다.

 

 

배열의 제일 앞에서부터 원하는 갯수만큼의 요소를 삭제할 경우, removeFirst(_:) 메소드를 이용한다. 

 

 

 

 

 

배열의 마지막 요소를 삭제할 때에는 removeLast() 메소드를 이용하는데, 마지막 요소를 삭제하고 삭제된 요소의 값을 리턴해준다.

배열의 마지막 요소로부터 원하는 갯수만큼의 요소를 삭제할 경우에는 removeLast(_:) 메소드를 이용한다.

 

 

 

배열의 요소를 한번에 모두 삭제할 경우, removeAll(keepingCapacity:) 메소드를 사용하면 된다.

keepingCapacity는 Boolean 값으로, 기본값은 false이다. 요소를 모두 삭제하면 배열이 차지하던 메모리 공간도 모두 제거된다.

반면 keepingCapacity의 Boolean 값이 true라면, 요소를 모두 삭제한 후에도 배열이 차지하던 메모리 공간이 그대로 유지된다.

 

배열 중간의 요소를 삭제할 경우, 뒤에 저장된 요소들이 앞으로 이동하고 인덱스도 모두 업데이트되는데, 오버헤드가 발생하기 때문에 되도록이면 배열의 마지막에서 요소를 추가하거나 삭제하는 것이 좋다.

 

위의 메소드들을 사용하여 배열의 요소들을 삭제할 때에는, 배열이 비어있어서는 안된다. 

 

 

하지만 popLast() 메소드를 사용하면, 배열이 비어있을 때에는 nil을 리턴하기 때문에 안전하다.

 

 

 

또한 특정 범위의 배열의 요소를 삭제할 때에는 subscript를 이용하여 삭제하고자 하는 범위에 빈 배열을 전달하여 삭제하거나, removeSubrange(_:) 메소드를 이용하여 삭제하면 된다.

 

 

그리고 배열을 정렬할 때에는 sorted() 메소드와 sort() 메소드를 이용한다.

sorted() 메소드는 정렬된 새로운 배열을 리턴한다. 즉, 원본 배열은 변함이 없다.

반면 sort() 메소드는 원본 배열을 직접 정렬한다. 

 

 

배열은 배열 간에 비교할 때 요소의 동일성뿐만 아니라 요소의 순서도 고려한다.

 

2. Dictionary (딕셔너리)

 

딕셔너리를 생성하고 선언하는 방법은 아래와 같다.

// #1. 리터럴로 딕셔너리 생성
var num = ["1": "One", "2": "Two", "3": "Three", "4": "Four", "5": "Five"]

// #2. 빈 딕셔너리 생성 -> Type Annotation 필수!
let emptyDict: [String: String] = [:]

// #3. 생성자 사용해서 빈 딕셔너리 생성 (단축 문법)
let emptyDict2 = [String: String]()

// #4. 생성자 사용해서 빈 딕셔너리 생성 (정식 문법)
let emptyDict3 = Dictionary<String, String>()

 

 

딕셔너리는 키와 값 (key, value) 을 하나의 쌍으로 저장하는 Unordered Collection이다.

Unordered Collection이기 때문에 순서가 보장되지 않고, value에 접근할 때에는 key를 통해서 접근해야한다.

만약 전달된 키가 없는 경우에는 nil을 리턴한다.

 

 

그리고 전달된 키가 없을 때, 기본값을 리턴하도록 기본값을 지정하는 것도 가능하다.

 

 

딕셔너리는 순서가 없기 때문에 배열과 달리 요소가 특정 위치에 삽입되거나, 삭제되는 것에 대해 걱정할 필요가 없다. 따라서 삽입/삭제하는데 드는 시간은 항상 일정하다. 특정 요소를 조회하는데 소요되는 시간도 배열보다 빠르다. 

 

딕셔너리에서 key는 유일해야하고 value는 중복되어도 상관이 없다. 

 

딕셔너리는 Single Type으로, key와 value의 자료형은 각각 모두 같아야 한다.

 

딕셔너리에 새로운 요소를 추가할 때에는 key 값을 이용하여 저장한다.

 

만약 이미 존재하는 키를 또 추가할 경우에는, 값이 새롭게 추가되는 것이 아니라 기존에 존재하던 키에 저장된 값이 교체된다.

 

 

다시 정리해보면!

키를 이용하여 요소를 추가할 때, 키가 존재하지 않을 때에는 새로운 요소를 추가 (Insert)하고, 키가 존재할 때에는 기존 값을 교체 (Update)한다. 이를 Upsert 라고도 한다.

 

 

 

딕셔너리에서 특정 키에 해당하는 값을 제거할 때에는 removeValue(forKey:) 메소드를 이용한다.

이 메소드를 사용하면, 키에 해당하는 값이 제거된 후 키에 해당하는 값이 리턴된다.

만약 존재하지 않는 키를 삭제하려고 하면 nil이 출력된다.

 

딕셔너리의 모든 키와 요소를 삭제할 때에는 removeAll() 메소드를 이용하면 된다.

 

 

또한 딕셔너리는 Unordered Collection이기 때문에 딕셔너리 간에 비교할 때 순서를 상관하지 않고 비교한다.

따라서 저장되어있는 키와 값만 동일하다면 같은 딕셔너리로 판단한다.

 

아래 예시를 보면 num과 anotherNum 딕셔너리는 같은 딕셔너리임을 알 수 있다.

 

 

 

3. Set (집합)

Set은 Unordered Collection이고, 인덱스 또한 사용하지 않는다.

Set을 생성하고 선언하는 방법은 다음과 같다.

var set1: Set<String> = Set<String>()
var set2: Set<String> = []

var nums: Set<Int> = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

 

Set을 선언할 때에는 반드시 Type Annotation을 해주어야한다. 그렇지 않으면 형식 추론에서 배열로 추론하기 때문에 주의하도록 하자.

 

 

보통 정렬 순서보다 검색 순서가 중요할 때 배열 대신에 사용하며, 배열과 달리 중복을 허용하지 않는다.

따라서 중복인 값들을 저장하면 저절로 중복 값들이 제거된다.

 

동일한 자료형의 요소만 저장하고 (Single Type), 저장하는 값은 유일해야한다. (Single Value)

 

Set에 요소를 추가할 때에는 insert(_:) 메소드 또는 update(with:) 메소드를 사용한다.

insert(_:) 메소드를 사용할 때 이미 존재하는 값을 다시 추가하려고 하면, 추가되지 않고 무시된다.

 

update(with:) 메소드는 전달된 값을 새로운 요소로 추가해준다.

전달된 값이 기존에 존재하지 않던 새로운 값이라면 정상적으로 추가가 완료되고 nil을 리턴한다.

이미 존재하던 값이라면 기존 요소를 새로운 값으로 대체하고 그 값을 Optional로 리턴해준다.

 

 

요소를 삭제할 때에는 remove(_:) 메소드를 이용한다. 

요소가 정상적으로 삭제되면 삭제한 요소를 리턴하고, 존재하지 않는 요소를 삭제하려고 하면 nil을 리턴한다.

 

그리고 Set의 모든 요소를 삭제할 때에는 removeAll() 메소드를 이용하면 된다.

 

 

Set은 Unordered Collection이므로 Set끼리 비교할 때 요소의 동일성만 고려하여 판단한다.

만약 요소를 순서대로 비교하고 싶다면 elementsEqual 메소드를 사용하면 된다.

 

 

 

Set은 다양한 집합 메소드를 제공해주는데, 자세한 내용은 아래 Apple 공식문서를 참고하도록 하자.

Apple Developer Documentation