문자와 문자열

## 문자 - 컴퓨터는 2진수 숫자로 데이터를 저장하고 처리한다 - 컴퓨터가 문자를 처리할 때는 다음과 같은 과정을 거친다 - 문자를 2진수 숫자로 변환한다 - 2진수 숫자를 메모리에 저장한다 - 메모리에 저장된 2진수 숫자를 다시 문자로 변환한다 - 문자를 2진수 숫자로 변환하는 방법을 문자 인코딩 이라 하며, 여러가지 문자 인코딩 방식이 존재한다 - ASCII - EUC-KR - Unicode - ... > ![image](https://hackmd.io/_uploads/H1wEC60Op.png) > > 문자 인코딩 형식이 맞지 않는 경우 깨져서 출력된다 ### ASCII ![](https://hackmd.io/_uploads/rky5DSAOT.png) - ASCII(American Standard Code for Information Interchange)는 미국정보교환표준부호로, 7비트(128개)로 표현된다 - ASCII 코드는 0부터 127까지의 숫자를 각각 하나의 문자 또는 기호에 대응시켜 놓은 것이다 - ASCII의 경우 영어만을 표현할 수 있기 때문에, ASCII만으로는 다른 언어를 표현할 수 없다. 이를 해결하기 위해 다양한 문자 인코딩 방식이 등장하였다. 대표적으로 `EUC-KR`, `Unicode` 등이 있다. ```java char ch = 'A'; int num = ch; System.out.println(num); // 65 ``` #### 자바에서 특수문자의 표현 - 자바에서는 특수문자를 표현하기 위해 `\`를 사용한다 - `\`를 사용하여 특수문자를 표현할 수 있다 - `\n` : 줄바꿈 - `\r` : 캐리지 리턴 (커서를 가장 앞으로 이동) - `\t` : 탭 - `\'` : 작은 따옴표 - `\"` : 큰 따옴표 - `\\` : 역슬래시 ```java System.out.println("Hello\nWorld"); // Hello // World System.out.println("Hello\rWorld"); // World System.out.println("Hello\tWorld"); // Hello World System.out.println("Hello\'World"); // Hello'World System.out.println("Hello\"World"); // Hello"World System.out.println("Hello\\World"); // Hello\World ``` > 줄바꿈 문자는 운영체제마다 다르다. > > - Windows : `\r\n` > - Unix 계열 (리눅스, macOS) : `\n` > > 이 때문에 macOS에서 작성한 파일을 Windows에서 열면 줄바꿈이 제대로 되지 않는다 > > 자바에서는 `\n`을 사용하면 운영체제에 맞게 자동으로 변환하여 줄바꿈을 처리한다 ### EUC-KR (Extended Unix Code-Korea) ![](https://hackmd.io/_uploads/rJJGtTA_6.png) - ASCII가 영어밖에 지원을 하지 않았기 때문에, 나라마다 문자 인코딩 방식을 만들어서 사용하였다 - EUC-KR은 한글을 표현하기 위해 만들어진 문자 인코딩 방식이다 - 완성형 인코딩 방식이다 - EUC-KR은 2바이트로 표현된다 - 약 2만자 정도 표현할 수 있다 EUC-KR의 경우 한글, 특수기호, 영어, 한문, 일어 등 다양한 언어를 지원하지만, 모든 언어를 지원하지는 않는다. 예를 들어 EUC-KR로 한글 + 태국어 같은 조합을 표현할 수 없다. ### Unicode ![](https://hackmd.io/_uploads/ry7ZURR_p.png) - 유니코드(Unicode)는 전 세계의 모든 문자를 컴퓨터에서 일관되게 표현하고 다룰 수 있도록 설계된 산업 표준이다 - 유니코드는 가변 길이 문자 인코딩 방식이다 - 1바이트에서 4바이트까지의 가변 길이 문자 인코딩 방식이다 - 약 100만자 정도 표현할 수 있다 - 인코딩 방식으로는 `UTF-8`, `UTF-16`, `UTF-32` 이 있다 #### UTF-16 - 가변 길이 인코딩 방식 - Unicode의 초기 버전에서 사용되었던 인코딩 방식 - 문자에 따라 **2byte, 4byte** 까지 다양한 크기로 인코딩된다 - 원래 16비트만을 사용하여 유니코드 문자를 표현하도록 설계되었으나, 유니코드의 확장으로 인해 16비트로 표현할 수 없는 문자들이 생겨나면서 표현 범위가 4바이트까지 확장되었다 - `Java`와 `.NET` 같은 여러 프로그래밍 환경에서 사용된다 #### UTF-8 - 가변 길이 인코딩 방식 - 문자에 따라 **1byte ~ 4byte** 까지 다양한 크기로 인코딩된다 - `UTF-16` 등장 이후 `ASCII`와의 호환성을 유지하면서 유니코드를 표현할 수 있도록 설계되었다 - `ASCII` 범위 내의 문자는 1바이트로 표현된다 - `ASCII` 범위를 벗어나는 문자는 2바이트 이상으로 표현된다 - 가장 널리 사용되는 유니코드 인코딩 방식 중 하나이며, 웹에서 특히 흔하게 사용된다 #### UTF-32 - 고정 길이 인코딩 방식 - 모든 문자를 **4byte**로 표현한다 - 모든 문자에 대해 고정된 길이의 인코딩을 제공하여 인덱싱을 용이하게 하기 위한 용도로 사용된다 - `UTF-32`으로 인코딩 할 경우 추가적인 계산이 필요하지 않기 때문에, `UTF-16`, `UTF-8`에 비해 빠르다 - 다만, 메모리를 많이 사용한다 ## 문자열 ![](https://hackmd.io/_uploads/r1jJkG3Op.png) - 문자열은 문자의 나열이며, **문자의 배열**이라 볼 수 있다 - 예를 들어 `char[] str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};`라고 선언하면, `str`은 `char`형의 배열로 구현되어 있으며, `str[0]`은 `H`, `str[1]`은 `e`, `str[2]`는 `l`, `str[3]`은 `l`, `str[4]`는 `o`를 가리킨다 - 자바에서 문자열은 `String` 클래스의 객체로 구현된다 - 자바는 String Constant Pool이라는 메모리 영역에 고유한 문자열 리터럴을 저장하여 관리하여 메모리를 효율적으로 사용한다 ```java char[] str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; for (int i = 0; i < str.length; i++) { System.out.print(str[i]); // Hello } System.out.println(); System.out.println(str); // Hello (자동으로 문자열로 변환되어 출력된다) ``` ### 문자열 합성 문자열 합성은 `+` 연산자를 사용하여 이루어진다 ```java String str = "Hello"; String str2 = "World"; String str3 = str + str2; System.out.println(str3); // HelloWorld ``` Q : 앞선 내용에서 문자열은 **문자의 배열**(`char[]`)이라 볼 수 있다고 했는데, 그렇다면 문자열 합성은 어떻게 이루어질까? A : 문자열 합성 시 크기를 늘리고, 기존 문자열을 복사한 후, 새로운 문자열을 추가한다 ```java char[] str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; char[] str2 = {'W', 'o', 'r', 'l', 'd'}; char[] str3 = new char[str.length + str2.length]; for (int i = 0; i < str.length; i++) { str3[i] = str[i]; } for (int i = 0; i < str2.length; i++) { str3[str.length + i] = str2[i]; } System.out.println(str3); // HelloWorld ``` > 따라서 문자열 합성은 많은 연산을 필요로 하기 때문에, 자주 사용하는 경우 성능이 저하될 수 있다. 또한 메모리를 많이 사용하므로, 메모리 사용량이 증가할 수 있다. 따라서 문자열 합성은 자주 사용하지 않는 것이 좋다. > 빈번하게 사용해야 한다면 자바에서 문자열 합성 시 효율적으로 처리할 수 있도록 `StringBuilder` 클래스를 제공하므로 이걸 사용하자 ### 문자열을 `==`로 비교하면 안되는 이유 - 문자열은 `String` 클래스의 객체로 구현되어 있으며 참조 변수이다. 참조변수는 `==`로 비교하면 안되며, `equals()`로 비교해야 한다 - `equals()`는 두 문자열의 내용이 같은지를 비교한다 - 만약 `==`로 비교하면 예측하지 못한 결과가 발생할 수 있다 - `true`가 나올 수도 있고, `false`가 나올 수도 있다 ```java char[] str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; char[] str2 = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; System.out.println(str == str2); // False ``` ```java String str = new String("Hello"); String str2 = new String( "Hello"); System.out.println(str == str2); // False ``` ```java String str = "Hello"; String str2 = "Hello"; System.out.println(str == str2); // True일 수도 False일 수도 있다. 이를 이해하기 위해선 `String Constant Pool`을 이해해야 한다. ``` ### String Constant Pool - 중복 문자열을 최소화하여 메모리 사용량을 줄이는 목적으로 만들어졌다 - 문자열 리터럴(`" "`)을 사용하여 String 객체를 생성하면, 자바는 먼저 `String Constant Pool`에서 해당 문자열이 이미 존재하는지 확인하고 문자열이 이미 존재한다면, 새로운 객체를 생성하지 않고 기존 객체에 대한 참조를 반환한다 - 즉 `String Constant Pool`에 이미 존재하는 문자열이라면, 새로운 객체를 생성하지 않고 기존 객체에 대한 참조를 반환한다 ![](https://i.imgur.com/EziBLLg.png) ```java // 자바에서 메모리를 효율적으로 관리하며, 이미 저장된 문자열과 동일한 값을 가진 새로운 문자열이 생성되면, 새로 메모리를 할당하지 않고 기존 문자열의 참조를 반환한다 String str = "Hello"; String str2 = "Hello"; System.out.println("str:" + str); System.out.println("str2:" + str2); System.out.println(str == str2); // True일 수도 False일 수도 있다. System.out.println(str.equals(str2)); // 항상 True ``` ```java // 문자열을 명시적으로 새로운 String 객체를 생성하고, 힙 메모리에 할당시킨다. String str = new String("Hello"); String str2 = new String( "Hello"); System.out.println("str:" + str); System.out.println("str2:" + str2); System.out.println(str == str2); // 항상 False System.out.println(str.equals(str2)); // 항상 True ``` ## String 클래스 - 자바에서 문자열은 `String` 클래스의 객체로 구현된다 - `String` 클래스는 문자열을 다루기 위한 다양한 메소드를 제공한다 ### String 이 제공하는 유용한 메서드 | 메서드 | 설명 | | --- | --- | | `charAt(int index)` | 문자열에서 해당 위치에 있는 문자를 반환한다 | | `concat(String str)` | 문자열을 합성한다 | | `contains(CharSequence s)` | 문자열이 특정 문자열을 포함하는지 확인한다 | | `equals(Object obj)` | 문자열이 같은지 확인한다 | | `equalsIgnoreCase(String str)` | 문자열이 같은지 대소문자를 구분하지 않고 확인한다 | | `indexOf(String str)` | 문자열에서 특정 문자열이 처음으로 등장하는 위치를 반환한다 | | `lastIndexOf(String str)` | 문자열에서 특정 문자열이 마지막으로 등장하는 위치를 반환한다 | | `length()` | 문자열의 길이를 반환한다 | | `replace(CharSequence target, CharSequence replacement)` | 문자열에서 특정 문자열을 찾아 다른 문자열로 변경한다 | | `split(String regex)` | 문자열을 특정 문자열을 기준으로 나눈다 | | `startsWith(String prefix)` | 문자열이 특정 문자열로 시작하는지 확인한다 | | `substring(int beginIndex)` | 문자열에서 특정 위치부터 끝까지 추출한다 | | `substring(int beginIndex, int endIndex)` | 문자열에서 특정 위치부터 특정 위치까지 추출한다 | | `toLowerCase()` | 문자열을 소문자로 변환한다 | | `toUpperCase()` | 문자열을 대문자로 변환한다 | | `trim()` | 문자열 앞뒤의 공백을 제거한다 | #### String 메서드 예시 **Example `charAt(int index)`** - 문자열에서 해당 위치에 있는 문자를 반환한다 ```java String str = "Hello"; char ch0 = str.charAt(0); System.out.println(ch0); // H char ch1 = str.charAt(1); System.out.println(ch1); // e char ch2 = str.charAt(2); System.out.println(ch2); // l char ch3 = str.charAt(3); System.out.println(ch3); // l char ch4 = str.charAt(4); System.out.println(ch4); // o ``` **Example `concat(String str)`** - 문자열을 합성한다 ```java String str = "Hello"; String str2 = "World"; System.out.println(str.concat(str2)); // HelloWorld ``` **Example `contains(CharSequence s)`** - 문자열이 특정 문자열을 포함하는지 확인한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.contains("el")); // True System.out.println(str.contains("ll")); // True System.out.println(str.contains("lll")); // False ``` **Example `equals(Object obj)`** - 문자열이 같은지 확인한다 ```java String str = "Hello"; String str2 = "Hello"; String str3 = new String("Hello"); System.out.println(str.equals(str2)); // True System.out.println(str.equals(str3)); // True ``` **Example `equalsIgnoreCase(String str)`** - 문자열이 같은지 대소문자를 구분하지 않고 확인한다 ```java String str = "Hello"; String str2 = "hello"; System.out.println(str.equalsIgnoreCase(str2)); // True ``` **Example `indexOf(String str)`** - 문자열에서 특정 문자열이 처음으로 등장하는 위치를 반환한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.indexOf("l")); // 2 System.out.println(str.indexOf("ll")); // 2 System.out.println(str.indexOf("lll")); // -1 ``` **Example `lastIndexOf(String str)`** - 문자열에서 특정 문자열이 마지막으로 등장하는 위치를 반환한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.lastIndexOf("l")); // 3 System.out.println(str.lastIndexOf("ll")); // 2 System.out.println(str.lastIndexOf("lll")); // -1 ``` **Example `length()`** - 문자열의 길이를 반환한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.length()); // 5 ``` **Example `replace(CharSequence target, CharSequence replacement)`** - 문자열에서 특정 문자열을 찾아 다른 문자열로 변경한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.replace("l", "L")); // HeLLo ``` **Example `split(String regex)`** - 문자열을 특정 문자열을 기준으로 나눈다 ```java String str = "Hello World"; String[] arr = str.split(" "); for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } // Hello // World ``` **Example `startsWith(String prefix)`** - 문자열이 특정 문자열로 시작하는지 확인한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.startsWith("He")); // True System.out.println(str.startsWith("Hee")); // False ``` **Example `substring(int beginIndex)`** - 문자열에서 특정 위치부터 끝까지 추출한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.substring(0)); // Hello System.out.println(str.substring(1)); // ello System.out.println(str.substring(2)); // llo System.out.println(str.substring(3)); // lo System.out.println(str.substring(4)); // o ``` **Example `substring(int beginIndex, int endIndex)`** - 문자열에서 특정 위치부터 특정 위치까지 추출한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.substring(0, 1)); // H System.out.println(str.substring(0, 2)); // He System.out.println(str.substring(0, 3)); // Hel System.out.println(str.substring(0, 4)); // Hell System.out.println(str.substring(0, 5)); // Hello System.out.println(str.substring(1, 2)); // e System.out.println(str.substring(1, 3)); // el System.out.println(str.substring(1, 4)); // ell // ... ``` **Example `toLowerCase()`** - 문자열을 소문자로 변환한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.toLowerCase()); // hello ``` **Example `toUpperCase()`** - 문자열을 대문자로 변환한다 ```java String str = "Hello"; System.out.println(str.toUpperCase()); // HELLO ``` **Example `trim()`** - 문자열 앞뒤의 공백을 제거한다 ```java String str = " Hello World "; System.out.println(str.trim()); // Hello World ```

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