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http://www.hackerschool.org/HS_Boards/zboard.php?id=Free_Lectures&no=7888 [복사]
여러분은 컴퓨터가 왜 생겨났는지 아십니까? 물론 여러가지 이유가 있겠지만 그 중 제일 중요한 이유는 바로 계산 입니다.최초의 컴퓨터라고 알려진 ENIAC (물론 이에 대해 의견이 분분 하지만 가장 일반적으로 최초의 컴퓨터는 ENIAC 이나 영국의콜로서스 둘 중 하나이네요) 은 탄도의 발사표를 계산하는 역할을 하였습니다. 그렇다면 두 번째로 중요한 컴퓨터의 존재 이유는 무엇일까요? 바로, 노가다 - 즉 반복 연산 입니다.
예를 들어서, 1 부터 100 까지 곱한다고 칩시다. 인간은 지능이 있으므로 충분한 시간만 주어진다면 이를 수행할 수 있습니다. 단, 엄청난 짜증을 내겠지요. 그리고 '도대체 이런 계산을 내가 왜 하나?' 라는 생각도 들어 계산을 하다 말고도망갈 수 도 있습니다. 하지만 컴퓨터의 경우 그렇지 않습니다. 우리가 어떤 생-노가다 성 일을 시켜도 묵묵히 자기 일만합니다. 아무리 지겨운 연산 이라도 전기 조금 더 달라는 요구, 조금 쉬게 해달라는 요구도 없이 묵묵히 자기 일 만 할뿐이지요. 이 것이 바로 우리가 컴퓨터를 쓰는 두 번째 이유 입니다.
따라서, 이번 강좌에서는 반복문에 대해 중점적으로 알아보도록 하겠습니다. 반복문은 컴퓨터 상에서 상당히 많이 쓰이므로 반드시 이해하시기 바랍니다. 일단, C 언어에서 사용할 수 있는 반복문은 여러 종류가 먼저 있습니다만, 가장 먼저 널리 쓰이는 for 문에 대해 알아 보도록 하겠습니다.
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
for(i=0;i<20;i++)
{
printf("숫자 : %d \n", i);
}
return 0;
}
위 소스를 성공적으로 컴파일 하였다면,
와 같이 나옵니다.
for 문은 다음과 같은 기본 구조를 가지고 있습니다.
for(초기식;조건식;증감식)
{
명령1;
명령2;
....
}
일단, 각 부분의 역할이 무엇인지 알아 보도록 하죠. 초기식에서는 제어변수가 초기화 됩니다. 이 말은 즉슨, for 문은 반복문이고, 반복문은 얼마나 반복을 해야 될 지 알아야 합니다. 만약 반복문이 끊이지 않고 반복한다면 CPU 사용률을 100%로 끌어 올려 전력 낭비일 뿐 만이 아니라 코드 뒷 부분이 실행되지 않아 여러 오류들이 발생될 수 있습니다.
따라서, C 언어에서는 반복문이 얼마나 반복해야 할 지를 알기 위해 '제어변수' 라는 것을 도입하였습니다. for 문으로 하여금 제어변수가 특정한 조건을 만족할 때 에만 반복을 계속하게 한다는 것입니다. 제어변수의 초기값은 for 문의 '초기식' 부분에서 지정 됩니다. 예를 들어서 내가 i 를 제어변수로 이용하다면 초기식에 i = 4; 가 되면 처음 i 의 값을 4 로 한다는 뜻이지요.
이제, for 문이 조건식을 봅니다. 조건식은 우리의 제어 변수인 i 가 만족해야 될 특정한 조건이 있습니다. 예를들어, i 의 값은 언제나 10 미만이라 던지 (i<10), i 는 언제나 1 이상 이라던지 (i >= 1). for 문은 이러한 조건식이 참 일때에만 그 일을 수행합니다. 여기서 '그 일' 은 중괄호 속의 명령들을 실행한다는 뜻이지요.
마지막으로 증감식은 "1 회 실행 시 i 의 값을 어떻게 만들어야 되냐? " 가 나타나 있습니다. 예를 들어서 증감식에 i ++ 이 써 있다면 한 번 실행 할 때 마다, i 의 값을 1 증가 시킵니다. 마찬가지로 증감식 부분에 i-=2 라면 한 번 실행 할 때 마다 2 씩 감소하겠네요. 매번 실행 할 때 마다, for 문의 증감식이 실행 되고, 그다음에 조건식을 체크 합니다. 만약에 조건식이 i < 10 이였고, i 의 값은 9 였다고 칩시다. 또한 증감식이 i ++ 이였다면, 명령들을 실행 한 후, 증감식이 실행되어 i 의 값은 10 이 됩니다. 따라서, 조건식이 거짓이 되어 for 문을 빠져 나갑니다.
그렇다면 위의 소스 코드는 어떨까요?
for(i=0;i<20;i++)
{
printf("숫자 : %d \n", i);
}
우리가 컴퓨터라면, 일단 컴퓨터는 for 문을 보고,
"음, i 의 값을 0 으로 해야 겠다. (초기식)
for 문에 i < 20 으로 되어 있으므로 (조건식)
"i < 20 이 맞나? 맞네.. 그럼 중괄호 속의 내용을 실행해야지."
"숫자 0 출력"
또한, for 문에 i++ 로 되어 있으므로 (증감식)
"이제 i 의 값을 1 증가 시켜야 겠다. "
따라서, i 의 값은 1 이 된다.
"i 의 값이 20 미만 인가? 어, 맞네. 그러면 한 번 더 실행 해야 겠다. "
"숫자 1 출력"
...... (생략) ......
"이제 i 의 값을 1 증가 시켜야 겠다" (증감식)
20 번의 실행 후, i 의 값이 마침내 20 이 되었다.
"i 의 값이 20 미만 인가? 어? 아니잖아. (조건식) 그러면 이제 for 문을 빠져 나가야지"
하며, 더이상 중괄호 속의 내용을 실행하지 않는다. 즉, "숫자 20" 출력은 되지 않는다.
와우! for 문은 의외로 간단 합니다. 단지 알아야 하실 것은 for 문은 "특정한 연산을 제어변수가 조건에 맞을 때 만 반복해 주는 것이다." 라고 이해 하시면 되겠습니다.
/* 1 부터 19 까지의 합*/
#include <stdio.h>
int main()
{
int i,sum = 0;
for(i=0;i<20;++i)
{
sum = sum + i;
}
printf("1 부터 19 까지의 합 : %d",sum);
return 0;
}
위 소스를 성공적으로 컴파일 했다면
와 같이 나옵니다.
만약 위 결과를 믿지 못하는 사람들은 직접 계산기로 더하거나, 등차수열의 합 공식을 이용하여 직접 셈하셔 보시기 바랍니다. 아마, 독자 여러분들의 컴퓨터가 비정상이 아니라면, 아니면 당신의 눈이 잘못되지 않는 한 위 결과는 190 으로 나올 것 입니다.
일단, 위 프로그램의 핵심부분은 아래와 같습니다.
for(i=0;i<20;++i)
{
sum = sum + i;
}
for 문을 살펴보자면, 위 for 문은 총 20 회 실행되며 i 는 0 부터 19 까지의 값을 가집니다. 이 때 주목해야 할 부분은 바로
sum = sum + i;
이 부분이죠. sum 이라는 변수에 i 의 값이 계속 더해집니다. 아시다 싶이 여러분은 sum = sum + i 라는 식의 뜻이 0 = i 라는 괴상한 방정식이 아니라 '=' 를 '대입 연산자' 로 생각하여 'sum 이란 변수에 sum + i 의 값을 집어 넣는다' 라는 의미가 됩니다. 즉, 위 상태로 for 문을 실행하게 되면 sum 에 0 부터 19 까지의 값이 더해지게 됩니다.
위 for 문을 보통 수식으로 풀어쓰면 아래와 같이 됩니다.
sum = 0; // 초기 조건
sum = sum + 0;
sum = sum + 1; // sum = 1;
sum = sum + 2; // sum = 3;
sum = sum + 3; // sum = 6;
....
sum = sum + 19; // sum = 190;
이 되는 것이지요. 그렇다면 이제 Psi 의 고충을 풀어줄 시간이 왔네요. 1 부터 10000 까지의 합은 어떻게 구할까요? 그야 간단합니다. 단지 조건식만 약간 수정해 주면 됩니다. 한가지 걱정할 부분은 만약 10000 까지의 합이 int 자료형의 범위보다 크면 안되는데, 다행히도 크지 않으므로 그냥 계산 하시면 됩니다. 이는 아래와 같습니다.
#include <stdio.h>
int main()
{
int i,sum = 0;
for(i=0;i<=10000;++i)
{
sum = sum + i;
}
printf("1 부터 10000 까지의 합 : %d \n",sum);
return 0;
}
그 결과는
와 같네요. 결국 Psi 는 친구와의 우정을 지킬 수 있었습니다. ㅎㅎ
/* for 문 응용 */
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
int subject, score;
double sum_score = 0;
printf("몇 개의 과목 점수를 입력 받을 것인가요?");
scanf("%d", &subject);
printf("\n 각 과목의 점수를 입력해 주세요 \n");
for(i = 1; i <= subject; i++)
{
printf("과목 %d : ", i);
scanf("%d", &score);
sum_score = sum_score + score;
}
printf("전체 과목의 평균은 : %.2f \n", sum_score / subject);
return 0;
}
위 소스를 성공적으로 컴파일 하였다면
음, 여러 과목을 입력해 보면서 실제 시험 성적 평균을 내보시기 바랍니다. 아무튼, 위 소스를 살펴 봅시다. 일단, 가장 중요한 부분인 for 문 부분 부터 보자면...
for(i = 1; i <= subject; i++)
{
printf("과목 %d : ", i);
scanf("%d", &score);
sum_score = sum_score + score;
}
for 문을 살펴보면 i 의 값이 1 에서 subject 까지 1 씩 증가하면서 돌아가네요. 이 말은 즉슨, for 문 안의 내용이 subject 번 실행된다는 뜻입니다. (즉, subject 가 3 이라면, i 의 값이 1 부터 3 까지 1 씩 증가하면서 돌아가므로 1,2,3. 즉 3 번 for 문 속 내용이 실행됩니다)
이 때,
printf("과목 %d : ", i);
scanf("%d", &score);
위 부분에서 각 과목의 점수를 입력받고, 그 입력받은 점수를 score 라는 변수에 저장하게 되죠.
sum_score = sum_score + score;
그리고, 그 입력받은 score 를 sum_score 에 더하게 됩니다. 다시말해, for 문이 모두 돌아가고 나면 sum_score 에는 입력받은 과목들의 점수의 합이 들어가게 됩니다. 따라서,
printf("전체 과목의 평균은 : %.2f \n", sum_score / subject);
평균은 총점을 과목 수로 나눈 것이므로 sum_score / subject 가 우리가 구하고 싶은 전체 과목 평균이 되겠군요.
break 문
/* break! */
#include <stdio.h>
int main()
{
int usranswer;
printf("컴퓨터가 생각한 숫자를 맞추어 보세요! \n");
for(;;)
{
scanf("%d", &usranswer);
if(usranswer == 3)
{
printf("맞추셨군요! \n");
break;
}
else
{
printf("틀렸어요! \n");
}
}
return 0;
}
성공적으로 실행했다면 아래와 같이 나오게 됩니다.
3 이 입력 될 때 까지 계속 물어보다가 3 을 입력하게 되면 프로그램이 종료됩니다.
for(;;)
{
scanf("%d", &usranswer);
if(usranswer == 3)
{
printf("맞추셨군요! \n");
break;
}
else
{
printf("틀렸어요! \n");
}
}
일단, for 문을 잠시 살펴 봅시다. 그런데, 한 가지 이상한 점이 있죠? 초기식, 조건식, 증감식이 모두 없습니다! 그렇다면 이 for 문은 얼마나 실행 되야 되는 것인가요? 답은, for 문의 조건식이 명시되지 않는다면 항상 '참' 이라 인식 되기 때문에 이 for 문은 언제나 참이됩니다. 다시 말해, 무한히 중괄호 속의 내용을 실행한다는 것이지요. 그래서, 만약
#include <stdio.h>
int main()
{
for(;;)
{
printf("a");
}
return 0;
}
와 같은 프로그램을 만든다면, for 문이 무한번 실행되므로 (프로그램 자체가 강제적으로 종료되기 전 까지)
와 같이 나오게 됩니다.
scanf("%d", &usranswer);
if(usranswer == 3)
{
printf("맞추셨군요! \n");
break;
}
else
{
printf("틀렸어요! \n");
}
아무튼, scanf 를 통해 usranswer 에 사용자가 입력한 수를 저장합니다. 그리고 if 문을 통해 비교하지요. 과연 컴퓨터가 생각한 3 과 같은지... 만약 같다면 '맞추셨군요!' 가 출력이 됩니다. 그리고, 프로그램이 종료 되죠. 즉, for 문을 빠져나갑니다. 그런데, 맞추지 못하면 for 문은 계속 돌고 돌게 됩니다. 우리가 맞출 때 까지요. 그렇다면, 위 소스에서 for 문을 빠져나가게 하는 부분은 무엇일까요. 아마 짐작했던 대로, break 가 for 문을 탈출 시킵니다.
break 는 for 문에 조건식에 상관 없이 실행이 되기만 하면 for 문을 그대로 탈출 시켜 버립니다. 이 말은 즉슨 break 아래의 어떠한 것들도 실행이 되지 않는 다는 것이지요.
#include <stdio.h>
int main()
{
for(;;)
{
break;
printf("a");
}
return 0;
}
따라서, 위와 같은 프로그램을 만들었을 때, break 문을 만나자 마자 for 문 밖으로 탈출 시키므로 a 는 출력이 되지 않고 프로그램은 종료됩니다. 반면에
#include <stdio.h>
int main()
{
for(;;)
{
printf("a");
break;
}
return 0;
}
위와 같이 break 앞에 printf("a"); 가 있다면 a 가 출력이 되고 for 문을 빠져나가 종료가 되는 것이지요.
사실, 무한 for 문은 생소하기는 해도 많은 곳에서 쓰이고 있습니다. 예를 들어 어떤 게임에서
for(;;)
{
게임;
if(유저 사망)
{
if(게임 다시 안할래요)
break;
}
게임 재시작;
}
와 같이 쓰일 수 있습니다.
continue 문
continue 문은 break 문과 비슷하지만서도 하는 일은 완전히 다릅니다. continue 는 break 와는 달리 for 문을 빠져 나가지 않고, 그냥 패스 해주는 것입니다. 아래 예제를 봅시다.
/* 5 의 배수를 제외한 숫자 출력 */
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
for(i=0; i<100; i++)
{
if(i % 5 == 0)
continue;
printf("%d ", i);
}
return 0;
}
성공적으로 실행하면
와 같이 나오게 됩니다. 보시다 싶이, 5 의 배수를 제외한 0 이상, 100 미만의 모든 수들이 출력 되었습니다.
for(i=0; i<100; i++)
{
if(i % 5 == 0)
continue;
printf("%d ", i);
}
일단, for 문을 살펴보면 i 가 0 부터 100 미만의 값을 가지게 됩니다. 이 때, if 문을 살펴 보면 i 를 5로 나눈 나머지 (i % 5) 가 0 일 때 (== 0) continue 를 실행함을 볼 수 있습니다. continue 는 break 문 처럼 아래 모든 내용을 무시한다는 점에서 동일하지만, break 문은 루프를 빠져나가는데 반면 continue 는 다시 조건 점검부로 점프하게 됩니다. continue 는 마치 카드 게임에서 스킵과 같은 역할을 하게 됩니다. (break 문이 카드게임에서 퇴출 되는 것이라면...)
따라서, i 의 값이 5 의 배수인 경우에만 printf("%d", i) 가 실행이 되지 않게 되는 것이지요.
문득 for 문을 배우면서 이러한 생각은 들지 않았나요? if 문 안에 if 문을 넣을 수 있는 것 처럼 for 문 안에도 for 문을 넣을 수 있을까? 네, 물론 넣을 수 있습니다. 아래 예제를 참조하세요.
/* 구구단 */
#include <stdio.h>
int main()
{
int i , j;
for(i=1; i<10; i++)
{
for(j=1; j<10; j++)
{
printf(" %d x %d = %d \n", i, j, i*j);
}
}
return 0;
}
성공적으로 컴파일 하였다면
와 같이 근사한 구구단 표가 출력됩니다.
for(i=1; i<10; i++)
{
for(j=1; j<10; j++)
{
printf(" %d x %d = %d \n", i, j, i*j);
}
}
위 코드에서 구구단 표를 출력하는 부분은 바로 위 부분입니다. for 문이 2 개나 사용되어 있는 꼴이지요. 그런데 사실 돌아가는 원리는 간단합니다. 일단, 처음에 i 에 1 이 들어 가게 되죠. 그런 다음에
for(j=1; j<10; j++)
{
printf(" %d x %d = %d \n", i, j, i*j);
}
이 부분이 열심히 실행됩니다. 물론 위 부분이 열심히 실행되는 동안 i 의 값은 변하지 않고 (계속 1 로 남는다), j 의 값만 1 부터 9 까지 변하여 구구단의 1 x 1 ~ 1 x 9 까지 출력하게 되는 것이지요. 위 for 문이 끝나면, 다시
for(i=1; i<10; i++)
이 부분이 실행되어 i 의 값이 1 증가합니다. 즉, i 는 2가 되는 것이지요. 이제 다시
for(j=1; j<10; j++)
{
printf(" %d x %d = %d \n", i, j, i*j);
}
가 실행되어 2 x 1 ~ 2 x 9 까지 출력되게 됩니다. 마찬가지 방법으로 i 의 값이 9 가 될 때 까지 실행한 뒤 i 의 값이 10 이 되면 for 문을 완전히 빠져 나와 실행이 종료 됩니다.
/* 다음 소스만 보고 무슨 숫자가 출력될 지 맞추어 보세요~~ */
#include <stdio.h>
int main()
{
int i , j;
for(i=1; i<10; i++)
{
for(j=1; j<i; j++)
{
printf("%d ", j);
}
}
return 0;
}
성공적으로 컴파일 하였다면
가 나오게 됩니다. 아마 위에서 for 문에 대해 잘 이해하신 분들은 금방 이해 할 수 있겠지요.
for(i=1; i<10; i++)
{
for(j=1; j<i; j++)
{
printf("%d ", j);
}
}
이 부분에서 i 가 1 이면, j 가 출력되지 않고, i 가 2 가 되면 j 가 1 부터 1 까지, i 가 3 이 되면 j 는 1 부터 2 까지 순차적으로 출력되어 i 가 9 일 때, j 는 1 부터 8 까지 출력되어 위와 같은 모습을 보이게 됩니다. 어때요? 간단하지요?
아마 이 쯤 하셨다면 for 문에 대해 질렸을 것 같으니 for 문과 비스므리하면서도 다른 반복문인 while 문에 대해 살펴 보도록 해봅시다.
/* while 문 */
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 1, sum = 0;
while(i <= 100)
{
sum += i;
i++;
}
printf("1 부터 100 까지의 합 : %d \n", sum);
return 0;
}
성공적으로 컴파일 하였다면
와 같이 1 부터 100 까지 숫자들의 합이 출력됩니다.
while 문은 위의 예제에서도 알 수 있듯이 for 문과는 달리 구조가 사뭇 단순합니다. while 문의 기본 구조는 아래와 같습니다.
while (조건식)
{
명령1;
명령2;
...
}
for 문 처럼 '조건식' 에는 이 while 문을 계속 돌게 할 조건이 들어갑니다. 예를 들어서 조건식에 i <= 100 이 들어간다면 i 가 100 이하 일 때 만 조건이 성립하므로 i 가 100 이하일 때 까지 while 문이 계속 돌아가게 됩니다.
while(i <= 100)
{
sum += i;
i++;
}
위 경우, i 의 값이 100 이하 인 지 검사한 다음에 (i <= 100 ), sum 에 i 를 더하고 (sum += i ), i 의 값을 증가한 뒤 (i++ ), 다시 처음으로 돌아가게 됩니다. 이 때, while 문의 특징이 바로 시작 부터 조건식을 검사한다는 것입니다. (이는 for 문과 동일합니다.)
따라서, 만약 i < 1 이 조건식이라면 while 문 내부의 내용은 하나도 실행되지 않고 종료되게 됩니다.
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 1, sum = 0;
do
{
sum += i;
i++;
}
while (i < 1);
printf(" sum : %d \n", sum);
return 0;
}
성공적으로 컴파일 하였다면
와 같이 나오게 됩니다.
do - while 문의 구조는 아래와 같습니다.
do
{
명령1;
명령2;
...
}
while (조건식);
do - while 문은 사실 whlie 문과 같습니다. 그런데, 한 가지 차이게 있는데, 앞서 말했듯이 while 문은 명령을 실행하기 전에 조건식이 참 인지 먼저 검사 합니다. 따라서, 조건식이 처음부터 참이 아니라면 whlie 문 안의 내용은 결코 실행 될 수 없겠지요. 그런데, do - while 은 먼저 명령을 실행 한 뒤에 조건식을 검사합니다. 따라서, 처음부터 조건식이 참이 아니라도 명령을 먼저 실행한 다음 조건식을 검사하기 때문에 최소한 한 번은 실행되게 됩니다.
do
{
sum += i;
i++;
}
while (i < 1);
따라서, 위 경우 i 가 1 로 i < 1 이 였지만 조건식을 나중에 검사하기 때문에 일단 sum + = i ; 와 i ++ 을 실행 한 다음에 i < 1 이 검사되어 sum 의 값이 1 이 출력될 수 있었던 것이지요. 어때요, 간단하죠?
그렇다면 이제 반복문에 대해 대충 감을 잡았을 것으로 기대합니다. 하지만 사실 반복문을 익숙하게 사용할 때 까지 많은 연습이 필요하기 때문에 제가 '숙제' 를 내보도록 할께요. 아마 이 '숙제' 에는 답이 있을 수 도 없을 수 도 있을 뿐더러, 해답을 공개하지도 않을 것 입니다. 단지 스스로 곰곰히 생각해 보며, 정말로 모를 경우... 음, 알 때 까지 고민하세요^^ 그렇다면 여러분을 믿습니다~~ 화이팅!
문제 1 (난이도 : 中)
N 줄인 삼각형을 출력한다. 단, 사용자로 부터 임의의 N 을 입력 받는다. 아래는 N = 3 일 때의 출력 예시 이다.
*
***
*****
문제 2 (난이도 : 中上)
위와 동일한 형태를 취하되, 역 삼각형을 출력한다. 아래는 N = 3 일 때의 출력 예시 이다.
*****
***
*
문제 3 (난이도 : 下)*
1000 이하의 3 또는 5 의 배수인 자연수들의 합을 구한다.
문제 4 (난이도 : 中)*
1000000 이하의 피보나치 수열 ( N 번째 항이 N - 1 번째 항과 N - 2 번째 항으로 표현되는 수열, 시작은 1,1,2,3,5,8,...) 의 짝수 항들의 합을 구한다
문제 5 (난이도 : 下)
사용자로 부터 N 값을 입력 받고 1 부터 N 까지의 곱을 출력한다.
문제 6 (난이도 : 中)*
다음 식을 만족하는 자연수 a,b,c 의 개수를 구하여라
i) a + b + c = 2000
ii) a ＞ b > c, a,b,c 는 모두 자연수
문제 7 (난이도 : 中上)
임의의 자연수 N 을 입력 받아 N 을 소인수 분해 한 결과를 출력하여라. 예를 들어서 N = 18 일 경우
N = 18
18 = 2 * 3 * 3
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Hit : 12711 Date : 2013/06/15 01:44
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