Topic 4: 복합 자료구조 🏗️🔧

🎯 학습 목표

구조체, 열거형, 공용체를 조합한 복합 자료구조를 설계할 수 있다
중첩 구조체와 구조체 내 포인터를 효과적으로 활용할 수 있다
실제 프로젝트에서 사용할 수 있는 데이터 구조를 구현할 수 있다
메모리 효율성과 코드 가독성을 고려한 설계를 할 수 있다

🧩 복합 자료구조란?

복합 자료구조는 기본 자료형들을 조합하여 만든 구조체, 열거형, 공용체를 더 복잡하고 실용적인 형태로 결합한 것입니다.

실제 프로그램에서는 단순한 구조체보다는 여러 구조체가 서로 연결되고, 포인터로 참조하며, 열거형으로 상태를 관리하는 복합적인 구조가 필요합니다! 🏢

🏢 중첩 구조체 (Nested Structures)

중첩 구조체란?

중첩 구조체는 구조체 안에 다른 구조체를 포함하는 것입니다. 마치 러시아 인형 🪆 처럼 안에 또 다른 인형이 들어있는 것과 같아요!

간단한 예제: 학생과 주소


#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
// 주소 정보 구조체
struct Address {
    string city;
    string district;
    
    void display() {
        cout << city << " " << district;
    }
};
 
// 학생 정보 구조체 (Address를 포함)
struct Student {
    string name;
    int age;
    Address home;  // 중첩 구조체!
    
    void showInfo() {
        cout << "이름: " << name << endl;
        cout << "나이: " << age << "세" << endl;
        cout << "주소: ";
        home.display();
        cout << endl;
    }
};
 
int main() {
    Student student1;
    student1.name = "김철수";
    student1.age = 20;
    student1.home.city = "서울";
    student1.home.district = "강남구";
    
    student1.showInfo();
    
    return 0;
}

출력:


이름: 김철수
나이: 20세
주소: 서울 강남구

🏗️ 복합 자료구조 설계 원리

복합 자료구조란?

복합 자료구조는 기본 구조체들을 조합하여 실제 세계의 복잡한 관계를 프로그램으로 표현하는 것입니다.

단순한 구조체


struct Student {
    string name;
    int age;
    double grade;
};

복합 자료구조


struct Address {
    string street;
    string city;
    string zipCode;
};
 
struct Student {
    string name;
    int age;
    Address homeAddress;    // 구조체 안에 구조체!
    vector<int> scores;     // 여러 과목 점수
};

왜 중첩 구조체를 사용할까?

비유로 이해하기: 🏠 집주소를 생각해보세요!

전체 주소 = 큰 구조체
시/구/동 = 작은 구조체들
각각은 독립적이지만 함께 완전한 정보를 만듭니다

장점들:

정리정돈: 관련 정보끼리 묶어서 관리
재사용: Address 구조체를 여러 곳에서 사용 가능
이해 쉬움: 코드가 실제 세계와 비슷한 구조

단계별 설계 방법

1단계: 작은 구조체부터 만들기


// 점수 정보
struct Score {
    int math;
    int english;
    int science;
};

2단계: 큰 구조체에 포함하기


// 학생 정보 (Score를 포함)
struct Student {
    string name;
    int grade;  // 학년
    Score scores;  // 중첩 구조체!
    
    double getAverage() {
        return (scores.math + scores.english + scores.science) / 3.0;
    }
};

간단한 게임 캐릭터 예제


// 캐릭터 능력치
struct Stats {
    int hp;
    int mp;
    int attack;
};
 
// 위치 정보
struct Position {
    int x;
    int y;
};
 
// 게임 캐릭터 (중첩 구조체 사용)
struct Character {
    string name;
    int level;
    Stats abilities;    // 능력치 구조체
    Position location; // 위치 구조체
    
    void showStatus() {
        cout << name << " (Lv." << level << ")" << endl;
        cout << "HP: " << abilities.hp << endl;
        cout << "MP: " << abilities.mp << endl;
        cout << "위치: (" << location.x << ", " << location.y << ")" << endl;
    }
};

실습: 간단한 카페 메뉴


#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
// 가격 정보
struct Price {
    int regular;
    int large;
};
 
// 메뉴 아이템
struct MenuItem {
    string name;
    Price price;  // 중첩 구조체
    bool available;
    
    void display() {
        cout << name;
        if (available) {
            cout << " - R: " << price.regular << "원, L: " << price.large << "원";
        } else {
            cout << " (품절)";
        }
        cout << endl;
    }
};
 
int main() {
    MenuItem coffee;
    coffee.name = "아메리카노";
    coffee.price.regular = 3000;
    coffee.price.large = 3500;
    coffee.available = true;
    
    coffee.display();
    
    return 0;
}

출력:


아메리카노 - R: 3000원, L: 3500원

중첩 구조체 사용 팁

간단하게 유지하기


// ✅ 이해하기 쉬운 구조
struct Person {
    string name;
    Address home;  // 한 단계 중첩
};
 
// ❌ 너무 복잡한 구조
struct Complex {
    struct {
        struct {
            int value;
        } level3;
    } level2;
};
// 접근: complex.level2.level3.value (복잡!)

의미있는 이름 사용


// ✅ 명확한 이름
struct Student {
    string name;
    Address home;      // 집 주소
    Address school;    // 학교 주소
};
 
// ❌ 혼란스러운 이름
struct Student {
    string name;
    Address addr1;     // 뭐의 주소?
    Address addr2;     // 뭐의 주소?
};

실제 예시: 온라인 쇼핑몰

간단한 구조 설계:


온라인 쇼핑몰
├── 상품 정보
├── 고객 정보
└── 주문 정보

코드로 표현하면:


struct Product {
    string name;
    int price;
};
 
struct Customer {
    string name;
    Address delivery;  // 배송 주소
};
 
struct Order {
    Customer buyer;    // 구매자
    Product item;      // 상품
    int quantity;      // 수량
};

중요한 설계 원칙

간단하게: 2-3단계 이상 깊이 중첩하지 않기
관련성: 함께 사용되는 데이터끼리 묶기
명확성: 구조체 이름과 멤버 이름을 명확하게
실용성: 실제로 필요한 기능만 포함하기

🧪 퀴즈 타임!

🤔 퀴즈 1: 중첩 구조체의 메모리 크기는?


struct Inner {
    int a;      // 4 bytes
    char b;     // 1 byte
};              // 패딩으로 총 8 bytes
 
struct Outer {
    Inner inner;    // 8 bytes
    double c;       // 8 bytes
};

정답: 16 bytes

Inner 구조체는 패딩으로 인해 8 bytes, double은 8 bytes이므로 총 16 bytes입니다.

🤔 퀴즈 2: 다음 코드의 출력은?


enum class Status { ACTIVE, INACTIVE };
 
struct Data {
    int id;
    Status status;
};
 
int main() {
    Data d = {100, Status::ACTIVE};
    cout << d.id << " " << static_cast<int>(d.status);
    return 0;
}

정답: 100 0

id는 100이고, Status::ACTIVE는 0번째 값이므로 0이 출력됩니다.

🤔 퀴즈 3: 복합 자료구조의 장점이 아닌 것은?

관련 데이터를 그룹화하여 관리 용이성 향상
코드의 가독성과 유지보수성 향상
메모리 사용량 최소화
실제 세계의 복잡한 관계를 모델링 가능

정답: 3번 (메모리 사용량 최소화)

복합 자료구조는 구조화와 가독성에 중점을 둔 것이지, 메모리 사용량을 최소화하는 것이 주 목적은 아닙니다.

🎯 연습 문제

연습 1: 학생 성적 관리

학생의 이름, 학번, 그리고 3과목 점수를 저장하는 중첩 구조체를 만들어보세요.

💡 힌트

Score 구조체로 3과목 점수를 묶으세요
Student 구조체에 Score를 포함하세요
평균 점수를 계산하는 함수를 만드세요

연습 2: 게임 캐릭터 만들기

캐릭터의 이름, 레벨, 능력치(HP, MP, 공격력), 위치(x, y)를 중첩 구조체로 설계해보세요.

💡 힌트

Stats 구조체로 능력치들을 묶으세요
Position 구조체로 위치 정보를 묶으세요
Character 구조체에 모든 정보를 포함하세요

연습 3: 간단한 주소록

사람의 이름, 나이, 집 주소, 전화번호를 저장하는 구조체를 만들어보세요.

💡 힌트

Address 구조체로 주소 정보를 만드세요
Person 구조체에 개인정보와 Address를 포함하세요
정보를 출력하는 함수를 만드세요

🎉 마무리

중첩 구조체는 관련된 정보를 체계적으로 정리하는 훌륭한 방법입니다!

오늘 배운 내용:

🏗️ 중첩 구조체의 개념과 필요성
📦 작은 구조체들을 조합하여 큰 구조체 만들기
🎯 실제 사용 예제들 (학생, 게임 캐릭터, 카페 메뉴)
💡 좋은 설계를 위한 기본 원칙들

다음 단계:

Unit 8에서는 포인터와 메모리 관리를 학습합니다
구조체와 포인터를 함께 사용하는 방법을 배웁니다
더 효율적인 메모리 사용법을 익히게 됩니다

이제 여러분은 관련된 데이터들을 체계적으로 정리할 수 있는 능력을 갖추었습니다!

중첩 구조체의 개념과 필요성 이해하기간단한 학생과 주소 예제 실습하기게임 캐릭터 중첩 구조체 만들어보기카페 메뉴 시스템 구현해보기좋은 설계 원칙 숙지하기중첩 구조체 사용 팁 익히기퀴즈 모두 풀어보기연습 문제 3개 도전하기다음 Unit 준비 완료하기