[실용적인 코드 샘플] 리스트 상속 기반 스택(Stack) 자료구조

스택(Stack)은 LIFO(Last In, First Out) 방식으로 작동하는 자료구조입니다. 즉, 가장 마지막에 추가된 요소가 가장 먼저 제거됩니다. 파이썬에서 기본적으로 제공하는 리스트(list)는 스택의 기능을 구현하는 데 적합한 자료구조입니다. 리스트를 상속하여 스택을 구현하면 리스트의 모든 기능을 활용하면서, 스택의 push, pop 기능을 쉽게 구현할 수 있습니다.

스택의 주요 동작:

1. push(item): 스택의 가장 위에 요소를 추가합니다.
2. pop(): 스택의 가장 위에 있는 요소를 제거하고 반환합니다.
3. peek(): 스택의 가장 위에 있는 요소를 제거하지 않고 반환합니다.
4. is_empty(): 스택이 비어 있는지 확인합니다.

파이썬 리스트를 상속한 스택 구현

class Stack(list):
    def __init__(self):
        super().__init__()  # 리스트 초기화

    def push(self, item):
        """스택에 요소를 추가"""
        self.append(item)  # 리스트의 append()를 사용해 스택의 push 기능 구현

    def pop(self):
        """스택의 가장 위에 있는 요소를 제거하고 반환"""
        if not self.is_empty():
            return super().pop()  # 리스트의 pop()을 사용해 스택의 pop 기능 구현
        else:
            raise IndexError("pop from empty stack")

    def peek(self):
        """스택의 가장 위에 있는 요소를 반환 (제거하지 않음)"""
        if not self.is_empty():
            return self[-1]  # 리스트의 마지막 요소를 반환
        else:
            raise IndexError("peek from empty stack")

    def is_empty(self):
        """스택이 비어 있는지 확인"""
        return len(self) == 0

    def size(self):
        """스택의 크기 반환"""
        return len(self)

# 스택 사용 예제
stack = Stack()

# 스택에 요소 추가 (push)
stack.push(10)
stack.push(20)
stack.push(30)

print("Current Stack:", stack)  # 출력: [10, 20, 30]

# 스택의 가장 위 요소 확인 (peek)
top = stack.peek()
print("Top element:", top)  # 출력: 30

# 스택에서 요소 제거 (pop)
popped = stack.pop()
print("Popped element:", popped)  # 출력: 30

# 스택 상태 확인
print("Stack after pop:", stack)  # 출력: [10, 20]

# 스택이 비어 있는지 확인
print("Is stack empty?", stack.is_empty())  # 출력: False

# 스택 크기 확인
print("Stack size:", stack.size())  # 출력: 2

예제 설명:

1. push(item): 리스트의 append() 메서드를 사용하여 스택의 맨 위에 요소를 추가합니다.
2. pop(): 리스트의 pop() 메서드를 사용하여 스택의 맨 위 요소를 제거하고 반환합니다. 스택이 비어 있으면 IndexError를 발생시킵니다.
3. peek(): 리스트의 마지막 요소(스택의 맨 위)를 반환하지만 제거하지 않습니다. 스택이 비어 있으면 IndexError를 발생시킵니다.
4. is_empty(): 스택이 비어 있는지 확인합니다.
5. size(): 스택에 있는 요소의 개수를 반환합니다.

출력 결과:

Current Stack: [10, 20, 30]
Top element: 30
Popped element: 30
Stack after pop: [10, 20]
Is stack empty? False
Stack size: 2

장점:

• 리스트 상속: 파이썬 리스트는 동적 배열로 동작하기 때문에, 추가적인 메모리 관리 없이 스택의 요소를 쉽게 추가하거나 제거할 수 있습니다.
• 단순 구현: 리스트의 기본 기능을 그대로 사용하면서, 스택의 동작을 간단하게 구현할 수 있습니다.

스택 사용 사례:

1. 수식의 괄호 검증: 수학 또는 프로그래밍 수식에서 괄호의 짝을 맞출 때 스택을 사용하여 유효성을 검증할 수 있습니다.
2. 재귀 호출의 관리: 재귀 호출 과정에서 함수 호출 스택을 관리하는데 스택 자료구조가 유용합니다.
3. Undo/Redo 기능: 텍스트 편집기와 같은 프로그램에서 이전 상태로 돌아가거나 다시 앞으로 이동할 때 스택을 사용합니다.

이와 같이 파이썬 리스트를 상속하여 스택 자료구조를 구현하면, 간단한 코드로 스택의 주요 기능을 쉽게 사용할 수 있습니다.