Stacks

스택(Stacks)

 

스택(Stack)은 컴퓨터 과학에서 가장 기본적인 자료구조 중 하나로, 데이터를 일종의 접시처럼 쌓아 올리는 방식으로 저장하는 구조입니다. 스택의 특징은 후입선출(Last In First Out, LIFO)이라는 원칙에 따라 동작한다는 점입니다. 즉, 가장 나중에 추가된 데이터가 가장 먼저 제거됩니다. 이러한 특성 덕분
 에 많은 알고리즘과 시스템에서 유용하게 사용됩니다.
스택은 우리가 일상에서 접할 수 있는 여러 가지 상황을 통해 쉽게 이해할 수 있습니다. 예를 들어, 접시를 쌓아놓은 경우를 생각해 보세요. 가장 위에 있는 접시를 꺼내려면 제일 마지막에 쌓은 접시가 먼저 제거되어야 합니다. 이러한 개념은 스택의 기본 원리와 같으며, 프로그래밍에서 유용한 사례로 자주 등장합니다.


스택은 두 가지 주요 연산으로 구성됩니다. 첫 번째는 push 연산으로 새로운 데이터를 스택의 가장 위에 추가하는 작업입니다. 두 번째는 pop 연산으로 스택의 가장 위에 있는 데이터를 제거하고 반환하는 작업입니다. 이 외에도 스택의 현재 상태를 확인할 수 있는 peek 연산이 있습니다. peek 은 스택의 맨 위에 있는 값을 반환하지만, 스택에서 제거하지는 않습니다.


스택의 구현은 다양한 방법으로 이루어질 수 있습니다. 가장 흔한 방법 중 하나는 배열(array)을 사용하는 것입니다. 이 경우, 배열의 끝 부분을 스택의 맨 위로 간주하고, push 와 pop 연산을 수행할 수 있습니다. 배열을 사용할 때의 장점은 접근 속도가 빠르다는 점입니다. 하지만 배열의 크기가 고정되어 있기 때문에, 스택의 크기가 늘어날 경우 크기를 재조정하는 데 필요한 연산이 추가로 발생할 수 있습니다.


반면에 링크드 리스트(linked list)를 사용하여 스택을 구현할 수도 있습니다. 링크드 리스트는 동적으로 메모리를 관리할 수 있기 때문에, 스택의 사이즈가 커져도 추가적인 메모리가 필요할 때 간편하게 처리할 수 있습니다. 링크드 리스트를 사용하면 각 노드는 다음 노드를 가리키며, 가장 위의 노드를 추가하거나 제거하는 연산이 매우 효율적입니다.


스택은 다양한 사용 사례가 있습니다. 가장 대표적인 예시는 함수의 호출과 관련된 처리입니다. 컴퓨터는 함수를 호출할 때 해당 함수의 실행 상태를 저장해야 하는데, 이때 스택을 사용하여 함수 호출 정보를 저장합니다. 이렇게 쌓인 정보들은 함수가 종료될 때마다 하나씩 팝되며, 원래 호출된 상태로 되돌아갈 수 있게 합니다. 이를 통해 재귀 함수 호출의 처리와 같은 복잡한 구조를 단순하게 만들 수 있습니다.


또한, 스택은 웹 브라우저에서 뒤로 가기와 같이 사용자의 탐색 기록을 관리하는 데에도 사용됩니다. 사용자가 웹 페이지를 이동할 때 이동한 페이지 주소를 스택에 push 하고, 뒤로 가기 버튼을 누르면 스택의 Top에 있는 페이지 주소를 pop 하여 표시하는 방식입니다.


이 외에도 스택은 수식의 변환(중위, 후위 표기법), 괄호 검사, DFS(Depth First Search) 알고리즘 등에서도 폭넓게 활용됩니다. 이러한 여러 활용 예시를 통해 스택이 얼마나 중요한 자료구조인지 알 수 있습니다.


스택의 단점으로는 메모리 관리가 필요하다는 점이 있습니다. 배열 기반의 스택은 크기가 고정돼 있어 배열이 가득 차면 새로운 데이터를 담을 수 없고, 링크드 리스트 기반의 스택은 추가적인 메모리를 사용합니다. 하지만 이러한 단점에도 불구하고, 스택의 간결함과 효율성 덕분에 프로그램에서 없어서는 안 될 중요한 요소로 자리잡고 있습니다.


스택은 이처럼 매우 실용적인 자료구조이므로, 프로그래밍을 배우고 이를 활용하는 데 있어 기본적으로 이해해두어야 할 내용입니다. 자료구조와 알고리즘에 대한 깊은 이해는 효율적인 소프트웨어 개발로 이어질 것이며, 스택은 그 시작점이 될 것입니다.