5주차 과제

자바의 Class에 대해 학습

클래스 정의하는 방법

클래스 개념

자바의 클래스는 객체를 정의하는 틀 또는 설계도
동일한 속성과 행위를 수행하는 객체의 집합

클래스 구조

필드(field)
- 클래스에 포함된 변수
  - 클래스 변수(static variable)
  - 인스턴스 변수(instance variable)
  - 지역 변수(local variable)
- 객체의 상태를 나타내는 값
- 객체와 관련된 데이터를 저장
- 변수 선언 방법과 동일
메소드(method)
- 객체의 행위(동작)를 수행하는 블록
- 필드값 조작
- 외부로부터 매개변수를 전달 받아 처리하거나, 실행한 값을 반환
생성자(constructor)
- 객체 생성과 동시에 인스턴스 변수를 초기화
- 필드를 초기화하거나 메소드를 호출하여 객체 사용 준비
- 메소드와 비슷하게 생겼지만 클래스 이름이 있고, 반환 타입이 없는 구조
- 초기화하지 않을 경우 자동 초기값
  
  변수 데이터 타입 초기값
  
  char '\u0000'
  
  byte, short, int 0
  
  long 0L
  
  float 0.0F
  
  double 0.0 or 0.0D
  
  boolean false
  
  참조타입 null

클래스 정의 방법

// 클래스
접근제어자 class 클래스명 {
  // 필드
  접근제어자 데이터타입 변수명;

  // 생성자
  접근제어자 클래스명() {
    // 초기화 할 코드
  }

  // 메소드
  접근제어자 반환타입 메소드명() {
    // 처리할 코드
  }
}

public class Phone {
  // 필드
  private String name;
  private int capacity;
  private double version;
  ///////////////////////

  // 생성자
  public Phone() { }

  public Phone(String name) {
    this.name = name;
  }
  ///////////////////////

  // 메소드
  public String getName() {
    return name;
  }

  public void call(String number) {
    . . .
    System.out.println("call");
  }
  ///////////////////////
}

클래스 내 정의 순서는 필드, 생성자, 메소드 순

클래스, 필드, 생성자, 메소드에 여러 제어자 키워드를 사용하여 접근 범위 지정 가능

접근 제어자 (클래스, 필드, 생성자, 메소드)

종류	범위
private	선언된 클래스 내에서만 접근 가능
(default)	접근 제어자를 별도로 지정하지 않은 경우 선언된 클래스와 같은 패키지 내에서만 접근 가능
protected	선언된 클래스와 같은 패키지에 있거나 선언된 클래스를 상속받는 자식 클래스 내에서만 접근 가능
public	모든 클래스에서 접근 가능

abstract (클래스, 메소드)

선언부만 있고 구현부가 없는 클래스나 메소드

예시

abstract class Car {        // 추상 클래스
  abstract void brake();    // 추상 메소드
}

static (메소드, 필드)
- 클래스가 메모리에 올라갈 때 생성되고 프로그램 종료 시 제거
- 객체를 생성하지 않고도 클래스명.변수명 / 클래스명.메소드명으로 외부에서 사용 가능
- 애플리케이션 전역적으로 사용 가능한 공유 메소드, 공유 변수
final (클래스, 메소드, 필드)
- 클래스
  - 상속하지 못하는 클래스
- 메소드
  - 자식 클래스에서 재정의하지 못하는 메소드
- 필드
  - 값이 한 번 할당되면 이후 재할당하지 못하는 키워드
static final (메소드, 필드)
- 자주 사용하는 제어자 조합
- 필드
  - 클래스가 메모리에 올라감과 동시에 값을 할당하여 상수 취급하기 위해 사용
  - [주의] 단, 자바 기본 타입에 사용 시 상수 역할을 하지만, 참조 타입에 사용 시 참조하는 객체의 내부 상태값이 변경될 수 있어 불변이 아니므로 주의하여 사용(ex. Collection 타입)
불가능한 제어�자 조합
- final abstract class
  - final 클래스는 상속이 불가능
  - abstract 클래스는 무조건 상속 필요
- static abstract method
  - static 메소드는 메모리가 로드되면 바로 사용 가능한 메소드
  - abstract 메소드는 구현부가 없는 메소드
- private abstract method
  - private 메소드는 다른 클래스에서 접근 불가하므로 상속 불가능
  - abstract 메소드는 무조건 상속해서 재정의 필요
- private final method
  - 불가능하지는 않지만 불필요한 조합
  - 두 키워드 모두 재정의가 불가능하기 때문에 중복 의미

객체 만드는 방법 (new 키워드 이해하기)

참조변수 선언 후 생성하는 방법

클래스이름 변수이름;
변수이름 = new 클래스이름();

Phone phone;
phone = new Phone();

선언과 동시에 생성하는 방법

클래스이름 변수이름 = new 클래스이름();

Phone phone = new Phone();

자바의 new 연산자
- 객체 생성 시 사용하는 연산자
  - 힙 메모리 영역에 데이터 저장 공간을 할당받고
  - 생성된 공간(객체)의 메모리 주소를 반환하고
  - 생성자를 호출
- 따라서 new로 생성된 변수는 실제 데이터가 아닌 참조 값을 갖게 됨
- 인스턴스를 다루기 위해서는 new를 사용해 참조값을 저장한 변수로만 접근 가능

메소드 정의하는 방법

접근제어자 반환타입 메소드명(매개변수 목�록) {
  // 처리할 코드 구현
}

public String getName() {
  return name;
}

public void call(String number) {
  . . .
  System.out.println("call");
}

void는 반환할 값이 없는 메소드에 반환타입 대신 사용
한 메소드는 한 기능만 수행하도록 구현
매개변수 개수는 제한이 없지만 적을수록 가독성 향상
메소드 오버로딩(Overloading)
- 같은 이름의 메소드를 매개변수 타입과 종류를 다르게 지정하여 여러개 정의하는 것
  - 반환 타입은 관계 없음
- 메소드에 사용하는 이름 절약 가능
- 메소드 호출 시 매개변수로 전달할 데이터 타입과 개수 제약 감소
- 예시
```
public void println() {
  newline();
}

public void println(boolean x) {
  print(x);
  newline();
}

public void println(int x) {
  print(x);
  newline();
}

public void println(String str1, String str2) {
  . . .
}

. . .
```

생성자 정의하는 방법

접근제어자 클래스명() {
  // 초기화 할 코드
}

접근제어자 클래스명(매개변수1, 매개변수2, . . .) {
  // 초기화 할 코드
}

public Phone() { }

public Phone(String name) {
  this.name = name;
}

반환값이 없지만 void 미사용
초기화를 위한 데이터를 매개변수로 전달 받아 사용
매개변수 타입과 개수에 따라 여러개 정의 가능(오버로딩, Overloading)

생성자를 작성하지 않을 경우 컴파일러가 매개변수가 없는 default 생성자 자동 제공

// default 생성자
클래스명() { }

예시

public class Clazz {
  int number;
}

public class Other {
  public static void main(String[] args) {
    Clazz clazz = new Clazz();
  }
}

default 생성자가 아닌 생성자를 하나라도 작성한 경우 default 생성자는 자동 정의되지 않기 때문에 사용하려면 추가 작성 필요

예시

public class Clazz {
  int number;

  public Clazz(int number) {
    this.number = number;
  }
}

public class Other {
  public static void main(String[] args) {
    Clazz fail = new Clazz();     // 컴파일 에러 발생
    Clazz success = new Clazz(10);
  }
}

한 생성자에서 다른 생성자 호출 가능

생성자 오버로딩이 많아질 경우 중복 코드를 제거하기 위해 사용
생성자의 맨 위에 작성
this() 메소드 사용

예시

public class Clazz {
  int number1;
  int number2;

  public Clazz() { }

  public Clazz(int number1) {
    this();
    this.number1 = number1;
  }

  public Clazz(int number1, int number2) {
    this(number1);
    this.number2 = number2;
  }
}

this 키워드 이해하기

public class Clazz {
  private int number;

  public Clazz(int number) {
    this.number = number;
  }
}

인스턴스가 자기 자신을 참조할 때 사용하는 변수
인스턴스 변수 number와 지역변수 number를 구분하기 위해 사용
this는 인스턴스 메소드에서만 사용 가능하며 클래스 메소드(static method)에서는 사용 불가능
- 메모리에 생성되는 시점이 다르기 때문에
- 클래스 메소드에서는 아직 생성되지 않았을 수도 있는 인스턴스 객체 사용 불가능
모든 인스턴스 메소드에는 this 참조 변수가 숨겨진 지역 변수로 존재
생성자를 호출하는 this()메소드 와는 다른 역할

과제

요구사항
- int 값을 가지고 있는 이진 트리를 나타내는 Node 클래스 정의
  - int value, Node left, Node right 필드 필요
- BinaryTree 클래스 정의
  - 주어진 노드를 기준으로 출력하는 bfs(Node node), dfs(Node node) 메소드 구현
  - DFS는 왼쪽, 루트, 오른쪽 순으로 순회
이진 트리 개념
- 각 노드가 최대 두 개의 자식 노드를 가질 수 있는 재귀 자료 구조
- 모든 노드 값은 왼쪽 서브 트리의 노드 값 보다 크고, 오른쪽 서브 트리의 노드 값보다 작음
- 이진 트리의 일반적인 유형은 이진 탐색 트리
- 이진 트리 연산 종류
  - 노드 추가
  - 노드 삭제
  - 노드 값 탐색
  - 트리 순회
    - DFS (Depth-First Search)
      - 깊이 우선 탐색
      - 형제 노드 탐색 전에 가능한 자식 노드까지 최대한 깊이 탐색
      - 구현 방법은 전위 순회, 중위 순회, 후위 순회 방법
        
        루트 순서 기준으로 전/중/후 구분
        
        전위 : 루트 -> 왼 -> 오 (그림 : 6 4 3 5 8 7 9)
        
        중위 : 왼 -> 루트 -> 오 (그림 : 3 4 5 6 7 8 9)
        
        후위 : 왼 -> 오 -> 루트 (그림 : 3 5 4 7 9 8 6)
        
        (과제는 중위 순회 방법으로 구현)
    - BFS (Breadth-First Search)
      - 너비 우선 탐색
      - 같은 레벨에 있는 노드 모두 탐색 후 다음 레벨 탐색
      - 루트에서 시작하여 왼쪽 -> 오른쪽 순서로 탐색
      - 각 레벨에서 순서대로 노드를 기억하기 위해 Queue 사용

소스 코드

Node 클래스

public class Node {
  int value;
  Node left;
  Node right;

  public Node(int value) {
      this.value = value;
      this.left = null;
      this.right = null;
  }
}

BinaryTree 클래스

public BinaryTree {

  public void dfs(Node node) {
    if (null == node) {
        return;
    }  
    dfs(node.left);
    System.out.println(node.value);
    dfs(node.right);
  }

  public void bfs(Node node) {
    if (null == node) {
        return;
    }

    Queue<Node> queue = new LinkedList<>();

    queue.add(node);
    while (!queue.isEmpty()) {
        if (null != node.left) {
            queue.add(node.left);
        }
        if (null != node.right) {
            queue.add(node.right);
        }

        if (null != queue.peek()) {
            System.out.println(queue.poll().value);
            node = queue.peek();
        }
    }
  }    
}

실행 결과
- 이진트리 입력 값 : 5, 8, 10, 3, 7, 4
- 이진트리
```
// dfs
3
4
5
7
8
10
```
```
// bfs
5
3
8
4
7
10
```

Reference

TCP school
[자바(JAVA) 개념] 클래스(class) 선언방법 / 필드 / 생성자
[JAVA/자바] new 연산자
자바의 final 는 언제 사용할까?
[Java] static변수와 static 메소드
Implementing a Binary Tree in Java

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변수 데이터 타입	초기값
char	'\u0000'
byte, short, int	0
long	0L
float	0.0F
double	0.0 or 0.0D
boolean	false
참조타입	null

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