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Yudong Jin
2f561d3d51
* feat(ko): add the complete Korean online edition * Use UTF-8 for Python CI output on Windows * Remove print-book promotion from the Korean site * fix(ko): preserve emphasis before Korean particles
453 lines
16 KiB
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# 덱
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큐에서는 맨 앞 원소를 삭제하거나 맨 뒤에 원소를 추가하는 것만 가능하다. 아래 그림의 <u>덱(double-ended queue)</u>은 앞뒤 양쪽에서 원소를 추가하고 삭제할 수 있어 더 유연하다.
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## 덱의 기본 연산
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덱의 기본 연산은 아래 표와 같다. 구체적인 메서드 이름은 사용하는 프로그래밍 언어에 따라 정해진다.
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<p align="center"> 표 <id> 덱의 연산 효율 </p>
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| 메서드 | 설명 | 시간 복잡도 |
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| -------------- | ---------------- | ---------- |
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| `push_first()` | 맨 앞에 원소 추가 | $O(1)$ |
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| `push_last()` | 맨 뒤에 원소 추가 | $O(1)$ |
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| `pop_first()` | 맨 앞 원소 삭제 | $O(1)$ |
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| `pop_last()` | 맨 뒤 원소 삭제 | $O(1)$ |
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| `peek_first()` | 맨 앞 원소에 접근 | $O(1)$ |
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| `peek_last()` | 맨 뒤 원소에 접근 | $O(1)$ |
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마찬가지로 프로그래밍 언어가 제공하는 덱 클래스를 바로 사용할 수 있다.
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=== "Python"
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```python title="deque.py"
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from collections import deque
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# 덱 초기화
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deq: deque[int] = deque()
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# 덱에 원소 삽입
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deq.append(2) # 맨 뒤에 추가
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deq.append(5)
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deq.append(4)
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deq.appendleft(3) # 맨 앞에 추가
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deq.appendleft(1)
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# 원소 접근
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front: int = deq[0] # 맨 앞 원소
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rear: int = deq[-1] # 맨 뒤 원소
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# 덱에서 원소 꺼내기
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pop_front: int = deq.popleft() # 맨 앞 원소 꺼내기
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pop_rear: int = deq.pop() # 맨 뒤 원소 꺼내기
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# 덱 길이 구하기
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|
size: int = len(deq)
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# 덱이 비어 있는지 확인
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is_empty: bool = len(deq) == 0
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```
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=== "C++"
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```cpp title="deque.cpp"
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/* 덱 초기화 */
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|
deque<int> deque;
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/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.push_back(2); // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.push_back(5);
|
|
deque.push_back(4);
|
|
deque.push_front(3); // 맨 앞에 추가
|
|
deque.push_front(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
int front = deque.front(); // 맨 앞 원소
|
|
int back = deque.back(); // 맨 뒤 원소
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
deque.pop_front(); // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
deque.pop_back(); // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
int size = deque.size();
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
bool empty = deque.empty();
|
|
```
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|
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|
=== "Java"
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|
|
|
```java title="deque.java"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
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|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.offerLast(2); // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.offerLast(5);
|
|
deque.offerLast(4);
|
|
deque.offerFirst(3); // 맨 앞에 추가
|
|
deque.offerFirst(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
int peekFirst = deque.peekFirst(); // 맨 앞 원소
|
|
int peekLast = deque.peekLast(); // 맨 뒤 원소
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
int popFirst = deque.pollFirst(); // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
int popLast = deque.pollLast(); // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
int size = deque.size();
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
boolean isEmpty = deque.isEmpty();
|
|
```
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|
|
|
=== "C#"
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|
|
|
```csharp title="deque.cs"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
// C#에서는 연결 리스트 LinkedList를 덱으로 사용한다
|
|
LinkedList<int> deque = new();
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.AddLast(2); // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.AddLast(5);
|
|
deque.AddLast(4);
|
|
deque.AddFirst(3); // 맨 앞에 추가
|
|
deque.AddFirst(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
int peekFirst = deque.First.Value; // 맨 앞 원소
|
|
int peekLast = deque.Last.Value; // 맨 뒤 원소
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
deque.RemoveFirst(); // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
deque.RemoveLast(); // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
int size = deque.Count;
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
bool isEmpty = deque.Count == 0;
|
|
```
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|
|
|
=== "Go"
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|
```go title="deque_test.go"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
// Go에서는 list를 덱으로 사용한다
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|
deque := list.New()
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.PushBack(2) // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.PushBack(5)
|
|
deque.PushBack(4)
|
|
deque.PushFront(3) // 맨 앞에 추가
|
|
deque.PushFront(1)
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
front := deque.Front() // 맨 앞 원소
|
|
rear := deque.Back() // 맨 뒤 원소
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
deque.Remove(front) // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
deque.Remove(rear) // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
size := deque.Len()
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
isEmpty := deque.Len() == 0
|
|
```
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|
=== "Swift"
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|
|
|
```swift title="deque.swift"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
// Swift에는 내장 덱 클래스가 없으므로 Array를 덱으로 사용할 수 있다
|
|
var deque: [Int] = []
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.append(2) // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.append(5)
|
|
deque.append(4)
|
|
deque.insert(3, at: 0) // 맨 앞에 추가
|
|
deque.insert(1, at: 0)
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
let peekFirst = deque.first! // 맨 앞 원소
|
|
let peekLast = deque.last! // 맨 뒤 원소
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|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
// Array로 구현하면 popFirst의 복잡도는 O(n)이다
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|
let popFirst = deque.removeFirst() // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
let popLast = deque.removeLast() // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
let size = deque.count
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
let isEmpty = deque.isEmpty
|
|
```
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|
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|
=== "JS"
|
|
|
|
```javascript title="deque.js"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
// JavaScript에는 내장 덱이 없으므로 Array를 덱으로 사용해야 한다
|
|
const deque = [];
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.push(2);
|
|
deque.push(5);
|
|
deque.push(4);
|
|
// 배열이므로 unshift() 메서드의 시간 복잡도는 O(n)임에 주의
|
|
deque.unshift(3);
|
|
deque.unshift(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
const peekFirst = deque[0];
|
|
const peekLast = deque[deque.length - 1];
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
// 배열이므로 shift() 메서드의 시간 복잡도는 O(n)임에 주의
|
|
const popFront = deque.shift();
|
|
const popBack = deque.pop();
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
const size = deque.length;
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
const isEmpty = size === 0;
|
|
```
|
|
|
|
=== "TS"
|
|
|
|
```typescript title="deque.ts"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
// TypeScript에는 내장 덱이 없으므로 Array를 덱으로 사용해야 한다
|
|
const deque: number[] = [];
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.push(2);
|
|
deque.push(5);
|
|
deque.push(4);
|
|
// 배열이므로 unshift() 메서드의 시간 복잡도는 O(n)임에 주의
|
|
deque.unshift(3);
|
|
deque.unshift(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
const peekFirst: number = deque[0];
|
|
const peekLast: number = deque[deque.length - 1];
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
// 배열이므로 shift() 메서드의 시간 복잡도는 O(n)임에 주의
|
|
const popFront: number = deque.shift() as number;
|
|
const popBack: number = deque.pop() as number;
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
const size: number = deque.length;
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
const isEmpty: boolean = size === 0;
|
|
```
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|
|
|
=== "Dart"
|
|
|
|
```dart title="deque.dart"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
// Dart의 Queue는 덱으로 정의되어 있다
|
|
Queue<int> deque = Queue<int>();
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.addLast(2); // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.addLast(5);
|
|
deque.addLast(4);
|
|
deque.addFirst(3); // 맨 앞에 추가
|
|
deque.addFirst(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
int peekFirst = deque.first; // 맨 앞 원소
|
|
int peekLast = deque.last; // 맨 뒤 원소
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
int popFirst = deque.removeFirst(); // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
int popLast = deque.removeLast(); // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
int size = deque.length;
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
bool isEmpty = deque.isEmpty;
|
|
```
|
|
|
|
=== "Rust"
|
|
|
|
```rust title="deque.rs"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
let mut deque: VecDeque<u32> = VecDeque::new();
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.push_back(2); // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.push_back(5);
|
|
deque.push_back(4);
|
|
deque.push_front(3); // 맨 앞에 추가
|
|
deque.push_front(1);
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
if let Some(front) = deque.front() { // 맨 앞 원소
|
|
}
|
|
if let Some(rear) = deque.back() { // 맨 뒤 원소
|
|
}
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
if let Some(pop_front) = deque.pop_front() { // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
}
|
|
if let Some(pop_rear) = deque.pop_back() { // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
}
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
let size = deque.len();
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
let is_empty = deque.is_empty();
|
|
```
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|
|
|
=== "C"
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|
|
```c title="deque.c"
|
|
// C는 내장 덱을 제공하지 않는다
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|
```
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|
|
=== "Kotlin"
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|
```kotlin title="deque.kt"
|
|
/* 덱 초기화 */
|
|
val deque = LinkedList<Int>()
|
|
|
|
/* 덱에 원소 삽입 */
|
|
deque.offerLast(2) // 맨 뒤에 추가
|
|
deque.offerLast(5)
|
|
deque.offerLast(4)
|
|
deque.offerFirst(3) // 맨 앞에 추가
|
|
deque.offerFirst(1)
|
|
|
|
/* 원소 접근 */
|
|
val peekFirst = deque.peekFirst() // 맨 앞 원소
|
|
val peekLast = deque.peekLast() // 맨 뒤 원소
|
|
|
|
/* 덱에서 원소 꺼내기 */
|
|
val popFirst = deque.pollFirst() // 맨 앞 원소 꺼내기
|
|
val popLast = deque.pollLast() // 맨 뒤 원소 꺼내기
|
|
|
|
/* 덱 길이 구하기 */
|
|
val size = deque.size
|
|
|
|
/* 덱이 비어 있는지 확인 */
|
|
val isEmpty = deque.isEmpty()
|
|
```
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|
=== "Ruby"
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|
```ruby title="deque.rb"
|
|
# 덱 초기화
|
|
# Ruby에는 내장 덱이 없으므로 Array를 덱으로 사용해야 한다
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|
deque = []
|
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|
# 덱에 원소 삽입
|
|
deque << 2
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|
deque << 5
|
|
deque << 4
|
|
# 배열이므로 Array#unshift 메서드의 시간 복잡도는 O(n)임에 주의
|
|
deque.unshift(3)
|
|
deque.unshift(1)
|
|
|
|
# 원소 접근
|
|
peek_first = deque.first
|
|
peek_last = deque.last
|
|
|
|
# 덱에서 원소 꺼내기
|
|
# 배열이므로 Array#shift 메서드의 시간 복잡도는 O(n)임에 주의
|
|
pop_front = deque.shift
|
|
pop_back = deque.pop
|
|
|
|
# 덱 길이 구하기
|
|
size = deque.length
|
|
|
|
# 덱이 비어 있는지 확인
|
|
is_empty = size.zero?
|
|
```
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|
|
??? pythontutor "코드 시각화"
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https://pythontutor.com/render.html#code=from%20collections%20import%20deque%0A%0A%22%22%22%EC%8B%A4%ED%96%89%20%EC%BD%94%EB%93%9C%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%EB%8D%B1%20%EC%B4%88%EA%B8%B0%ED%99%94%0A%20%20%20%20deq%20%3D%20deque%28%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%EB%8D%B1%EC%97%90%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%EC%82%BD%EC%9E%85%0A%20%20%20%20deq.append%282%29%20%20%23%20%EB%A7%A8%20%EB%92%A4%EC%97%90%20%EC%B6%94%EA%B0%80%0A%20%20%20%20deq.append%285%29%0A%20%20%20%20deq.append%284%29%0A%20%20%20%20deq.appendleft%283%29%20%20%23%20%EB%A7%A8%20%EC%95%9E%EC%97%90%20%EC%B6%94%EA%B0%80%0A%20%20%20%20deq.appendleft%281%29%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%8D%B1%20deque%20%3D%22%2C%20deq%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%EC%A0%91%EA%B7%BC%0A%20%20%20%20front%20%3D%20deq%5B0%5D%20%20%23%20%EB%A7%A8%20%EC%95%9E%20%EC%9B%90%EC%86%8C%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%A7%A8%20%EC%95%9E%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20front%20%3D%22%2C%20front%29%0A%20%20%20%20rear%20%3D%20deq%5B-1%5D%20%20%23%20%EB%A7%A8%20%EB%92%A4%20%EC%9B%90%EC%86%8C%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%A7%A8%20%EB%92%A4%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20rear%20%3D%22%2C%20rear%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%EB%8D%B1%EC%97%90%EC%84%9C%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%EA%BA%BC%EB%82%B4%EA%B8%B0%0A%20%20%20%20pop_front%20%3D%20deq.popleft%28%29%20%20%23%20%EB%A7%A8%20%EC%95%9E%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%EA%BA%BC%EB%82%B4%EA%B8%B0%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%A7%A8%20%EC%95%9E%EC%97%90%EC%84%9C%20%EA%BA%BC%EB%82%B8%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%20pop_front%20%3D%22%2C%20pop_front%29%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%A7%A8%20%EC%95%9E%EC%97%90%EC%84%9C%20%EA%BA%BC%EB%82%B8%20%EB%92%A4%20deque%20%3D%22%2C%20deq%29%0A%20%20%20%20pop_rear%20%3D%20deq.pop%28%29%20%20%23%20%EB%A7%A8%20%EB%92%A4%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%EA%BA%BC%EB%82%B4%EA%B8%B0%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%A7%A8%20%EB%92%A4%EC%97%90%EC%84%9C%20%EA%BA%BC%EB%82%B8%20%EC%9B%90%EC%86%8C%20%20pop_rear%20%3D%22%2C%20pop_rear%29%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%A7%A8%20%EB%92%A4%EC%97%90%EC%84%9C%20%EA%BA%BC%EB%82%B8%20%EB%92%A4%20deque%20%3D%22%2C%20deq%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%EB%8D%B1%20%EA%B8%B8%EC%9D%B4%20%EA%B5%AC%ED%95%98%EA%B8%B0%0A%20%20%20%20size%20%3D%20len%28deq%29%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%8D%B1%20%EA%B8%B8%EC%9D%B4%20size%20%3D%22%2C%20size%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%EB%8D%B1%EC%9D%B4%20%EB%B9%84%EC%96%B4%20%EC%9E%88%EB%8A%94%EC%A7%80%20%ED%99%95%EC%9D%B8%0A%20%20%20%20is_empty%20%3D%20len%28deq%29%20%3D%3D%200%0A%20%20%20%20print%28%22%EB%8D%B1%EC%9D%B4%20%EB%B9%84%EC%96%B4%20%EC%9E%88%EB%8A%94%EA%B0%80%20%3D%22%2C%20is_empty%29&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
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## 덱 구현 *
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덱의 구현은 큐와 비슷하며, 기반 자료 구조로 연결 리스트나 배열을 선택할 수 있다.
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### 이중 연결 리스트 기반 구현
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앞 절에서는 일반적인 단일 연결 리스트로 큐를 구현했다. 머리 노드를 삭제하는 연산(큐에서 꺼내기)과 꼬리 노드 뒤에 새 노드를 추가하는 연산(큐에 삽입하기)을 쉽게 수행할 수 있기 때문이다.
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덱에서는 앞과 뒤 모두 삽입과 꺼내기를 수행할 수 있다. 즉, 큐와 대칭되는 반대 방향의 연산도 구현해야 한다. 이를 위해 ‘이중 연결 리스트’를 덱의 기반 자료 구조로 사용한다.
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아래 그림과 같이 이중 연결 리스트의 머리 노드와 꼬리 노드를 덱의 맨 앞과 맨 뒤로 보고, 양 끝에서 노드를 추가하고 삭제하는 기능을 구현한다.
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=== "<1>"
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=== "<2>"
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=== "<3>"
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=== "<4>"
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=== "<5>"
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구현 코드는 다음과 같다.
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```src
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[file]{linkedlist_deque}-[class]{linked_list_deque}-[func]{}
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```
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### 배열 기반 구현
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아래 그림과 같이 배열 기반 큐와 마찬가지로 원형 배열을 사용하여 덱을 구현할 수 있다.
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=== "<1>"
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=== "<2>"
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=== "<3>"
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=== "<4>"
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=== "<5>"
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큐 구현에 ‘맨 앞에 삽입하기’와 ‘맨 뒤에서 꺼내기’ 메서드만 추가하면 된다.
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```src
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[file]{array_deque}-[class]{array_deque}-[func]{}
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```
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## 덱의 활용
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덱은 스택과 큐의 논리를 모두 갖추므로 **둘의 모든 활용 상황에 적용할 수 있으며, 더 높은 자유도도 제공한다**.
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소프트웨어의 ‘실행 취소’는 보통 스택으로 구현한다. 시스템이 각 변경 작업을 스택에 `push`하고, `pop`으로 취소한다. 다만 자원 제약 때문에 보통 취소 가능한 단계 수를 제한한다(예를 들어 $50$단계만 저장). 스택 길이가 $50$을 넘으면 바닥(덱의 맨 앞)에서 삭제해야 한다. **스택은 이 기능을 지원하지 않으므로 덱으로 대체해야 한다**. ‘실행 취소’의 핵심 논리는 여전히 스택의 후입선출 원리를 따르며, 덱은 여기에 필요한 추가 논리를 더 유연하게 구현하게 해 준다.
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