[Javascript]배열(1)정의, 특징, 생성 방법

#모던자바스크립트_딥다이브 스터디를 진행하면서 정리한 내용입니다.

배열이란?

배열은 여러 개의 값을 순차적으로 나열한 자료구조다. 자바스크립트는 배열을 다루기 위한 유용한 메서드를 다수 제공한다. 

다음은 배열 리터럴을 통해 배열을 생성한 예이다.

const arr = ['apple', 'banana', 'orange'];

1. 요소(element)

배열이 가지고 있는 값을 요소라고 하고, 자바스크립트의 모든 값은 배열의 요소가 될 수 있다. 배열의 요소는 배열에서 자신의 위치를 나타내는 0 이상의 정수인 인덱스를 갖는다. 이 인덱스로 배열의 특정 요소에 접근할 수 있다.  배열의 맨 앞 요소가 0이며, 뒤로 갈수록 하나씩 값이 오른다. 인덱스가 1이 아닌 0부터 시작하는 것에 주의하자. 또한 인덱스를 사용하여 요소에 접근할 때는 대괄호 표기법을 사용한다.

arr[0] // -> 'apple'
arr[1] // -> 'banana'
arr[2] // -> 'orange'

2. length

배열은 요소의 개수, 즉 배열의 길이를 나타내는 length 프로퍼티를 갖는다.

arr.length // -> 3, arr의 요소의 개수가 3개이다.

// 배열의 순회
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  console.log(arr[i]); // 'apple' 'banana' 'orange'
}

3. 배열의 타입

자바스크립트에 배열이라는 타입은 존재하지 않는다. 배열은 객체타입이다.

typeof arr // -> object

4. 배열의 생성 방법

배열은 배열 리터럴, Array 생성자 함수, Array of, Array.from 메서드로 생성할 수 있다. 배열의 생성자 함수는 Array아며, 배열의 프로토타입 객체는 Array.prototype이다. 이 프로토타입 객체를 통해 빌트인 메서드를 제공한다.

 

5. 배열과 객체

배열은 객체이지만 일반 객체와는 구별되는 특징이 있다.

배열의 가장 명확한 차이는 값의 순서와 length프로퍼티이다. 인덱스로 표현되는 값의 순서와 length 프로퍼티를 갖는 배열은 반복문을 통해 순차적으로 값에 접근하기 적합한 자료구조다.

위 특장으로 인한 배열의 장점은 처음부터 순차적으로 요소에 접근할 수도 있고, 마지막부터 역순으로 요소에 접근할 수도 있으며, 특정 위치부터 순차적으로 요소에 접근할 수도 있다는 것이다. 

const arr = [1, 2, 3];

// 반복문으로 자료 구조를 순서대로 순회하기 위해서는 자료 구조의 요소에 순서대로
// 접근할 수 있어야 하며 자료 구조의 길이를 알 수 있어야 한다.
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  console.log(arr[i]); // 1 2 3
}

 

자바스크립트 배열은 배열이 아니다

1. 밀집 배열(dense array)

자료구조에서 말하는 배열은 동일한 크기의 메모리 공간이 빈틈없이 연속적으로 나열된 자료구조를 말한다. 즉, 배열의 요소는 하나의 데이터 타입으로 통일되어 있으며, 서로 연속적으로 인접해 있다. 이러한 배열을 밀집 배열이라 한다.

 

이러한 특성으로 인덱스를 통해 단 한 번의 연산으로 임의의 요소에 접근할 수 있다(임의 접근, 시간 복잡도O(1)).

검색 대상 요소의 메모리 주소 = 배열의 시작 메모리 주소 + 인덱스 * 요소 바이트의 수

 

하지만 정렬되지 않은 배열(인덱스를 모르는 배열)에서 특정한 요소를 검색하는 경우 배열의 모든 요소를 처음부터 특정 요소를 발견할 때까지 차례대로 검색해야한다(선형 검색, 시간 복잡도O(n)).

// 선형 검색을 통해 배열(array)에 특정 요소(target)가 존재하는지 확인한다.
// 배열에 특정 요소가 존재하면 특정 요소의 인덱스를 반환하고, 존재하지 않으면 -1을 반환한다.
function linearSearch(array, target) {
  const length = array.length;

  for (let i = 0; i < length; i++) {
    if (array[i] === target) return i;
  }

  return -1;
}

console.log(linearSearch([1, 2, 3, 4, 5, 6], 3)); // 2
console.log(linearSearch([1, 2, 3, 4, 5, 6], 0)); // -1

또한 배열에 요소를 삽입하거나 삭제하는 경우, 배열의 요소를 연속적으로 유지하기 위해 요소를 이동시켜야 하는 단점도 있다.

 

2. 희소 배열(sparse array)

자바스크립트의 배열은 희소 배열이다. 자바스크립트의 배열은 일반적인 의미에서 배열과 다르다. 즉, 배열의 요소를 위한 각각의 메모리 공간은 동일한 크기를 갖지 않아도 되며, 연속적으로 이어져 있지 않을 수도 있다. 이것은 희소 배열이라고 한다. 

즉, 자바스크립트의 배열은 일반적인 배열의 동작을 흉내 낸 특수한 객체이다.

console.log(Object.getOwnPropertyDescriptors([1, 2, 3]));
/*
{
  '0': {value: 1, writable: true, enumerable: true, configurable: true}
  '1': {value: 2, writable: true, enumerable: true, configurable: true}
  '2': {value: 3, writable: true, enumerable: true, configurable: true}
  length: {value: 3, writable: true, enumerable: false, configurable: false}
}
*/

위 코드에서 볼 수 있듯이, 자바스크립트의 배열은 인덱스를 나태는 문자열을 프로퍼티 키로 가지며, length 프로퍼티를 갖는 특수한 객체다. 즉, 자바스크립트 배열의 요소는 사실 프로퍼티 값이고, 자바스크립트에서 사용할 수 있는 모든 값은 객체의 프로퍼티 값이 될 수 있으므로, 어느 타입의 값이라도 배열의 요소가 될 수 있는 것이다.

const arr = [
  'string',
  10,
  true,
  null,
  undefined,
  NaN,
  Infinity,
  [ ],
  { },
  function () {}
];

따라서 배열은 객체이므로, 인덱스로 요소에 접근하는 경우 일반적인 배열보다 느릴 수 있지만, 요소를 삽입하거나 삭제하는 경우 더 빠른 성능을 기대할 수 있다.

 

이러한 자바스크립트 배열의 단점을 보완하기 위해 대부분의 모던 자바스크립트 엔진은 배열을 일반 객체와 구별하여 좀 더 배열처럼 동작하도록 최적화하여 구현했다.

const arr = [];

console.time('Array Performance Test');

for (let i = 0; i < 10000000; i++) {
  arr[i] = i;
}
console.timeEnd('Array Performance Test');
// 약 340ms

const obj = {};

console.time('Object Performance Test');

for (let i = 0; i < 10000000; i++) {
  obj[i] = i;
}

console.timeEnd('Object Performance Test');
// 약 600ms

 

length 프로퍼티와 희소 배열

length 프로퍼티는 요소의 개수, 즉 배열의 길이를 나타내는 0 이상의 정수를 값으로 갖는다. length 프로퍼티의 값은 빈 배열일 경우 0이며, 빈 배열이 아닐 경우 배열의 요소 중 가장 큰 인덱스에 1을 더한 것과 같다.

[].length        // -> 0
[1, 2, 3].length // -> 3

length 프로퍼티의 값은 배열에 요소를 추가하거나 삭제하면 자동 갱신된다.

const arr = [1, 2, 3];
console.log(arr.length); // 3

// 요소 추가
arr.push(4);
// 요소를 추가하면 length 프로퍼티의 값이 자동 갱신된다.
console.log(arr.length); // 4

// 요소 삭제
arr.pop();
// 요소를 삭제하면 length 프로퍼티의 값이 자동 갱신된다.
console.log(arr.length); // 3

length 프로퍼티 값은 요소의 개수를 바탕으로 결정되지만, 임의의 숫자 값을 명시적으로 할당할 수도 있다. 만약 length 프로퍼티 값도다 작은 숫자 값을 할당하면 배열의 길이가 줄어든다.

const arr = [1, 2, 3, 4, 5];

// 현재 length 프로퍼티 값인 5보다 작은 숫자 값 3을 length 프로퍼티에 할당
arr.length = 3;

// 배열의 길이가 5에서 3으로 줄어든다.
console.log(arr); // [1, 2, 3]

만약 현재 length 프로퍼티 값보다 큰 숫자 값을 할당하는 경우, 실제의 배열의 요소가 변경되오 길이가 늘어나지는 않는다.

const arr = [1];

// 현재 length 프로퍼티 값인 1보다 큰 숫자 값 3을 length 프로퍼티에 할당
arr.length = 3;

// length 프로퍼티 값은 변경되지만 실제로 배열의 길이가 늘어나지는 않는다.
console.log(arr.length); // 3
console.log(arr); // [1, empty × 2]

위 예제의 empty는 실제로 추가된 배열의 요소가 아니다. 즉 arr[1]과 arr[2]에는 값이 존재하지 않는다. 값 없이 비어 있는 요소를 위해 메모리 공간을 확보하지 않으며 빈 요소를 생성하지도 않는다.

console.log(Object.getOwnPropertyDescriptors(arr));
/*
{
  '0': {value: 1, writable: true, enumerable: true, configurable: true},
  length: {value: 3, writable: true, enumerable: false, configurable: false}
}
*/

이처럼 빼열의 요소가 연속적으로 위치하지 않고 일부가 비어 있는 배열을 희소 배열이라 한다. 자바스크립트의 배열은 중간이나 앞 부분이 비어있는 것을 허용한다.

const sparse = [, 2, , 4];

// 희소 배열의 length 프로퍼티 값은 요소의 개수와 일치하지 않는다.
console.log(sparse.length); // 4
console.log(sparse); // [empty, 2, empty, 4]

// 배열 sparse에는 인덱스가 0, 2인 요소가 존재하지 않는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptors(sparse));
/*
{
  '1': { value: 2, writable: true, enumerable: true, configurable: true },
  '3': { value: 4, writable: true, enumerable: true, configurable: true },
  length: { value: 4, writable: true, enumerable: false, configurable: false }
}
*/

일반적인 자료구조에서의 배열은 length와 배열의 길이가 언제나 일치한다. 하지만 희소 배열은 length와 배열 요소의 개수가 일치하지 않는다. 희소 배열의 length는 희소 배열의 실제 요소 개수보다 언제나 크다.

 

자바스크립트는 희소 배열을 허용하지만 사용하지 않는 것을 추천한다. 배열에는 같은 타입의 요소를 연속적으로 위치하는 것이 최선이다.

 

배열 생성

1. 배열 리터럴

배열 리터럴은 0개 이상의 요소를 쉼표로 구분하여 대괄호로 묶는다.

const arr = [1, 2, 3];
console.log(arr.length); // 3

배열 리터럴에 요소를 하나도 추가하지 않으면 배열의 길이, 즉 length 프로퍼티 값이 0인 빈 배열이 된다.

const arr = [];
console.log(arr.length); // 0

배열 리터럴에 요소를 생략하면 희소 배열이 생성된다.

const arr = [1, , 3]; // 희소 배열

// 희소 배열의 length는 배열의 실제 요소 개수보다 언제나 크다.
console.log(arr.length); // 3
console.log(arr);        // [1, empty, 3]
console.log(arr[1]);     // undefined

arr[1]이 undefined인 이유는 사실은 객체 arr에 프로퍼티 키가 1인 프로퍼티가 존재하지 않기 때문이다.

 

2. Array 생성자 함수

Array 생성자 함수를 통해 배열을 생성할 수도 있다. Array 생성자 함수는 전달된 인수의 개수에 따라 다르게 동작하므로 주의가 필요하다.

1) 전달된 인수가 1개 이고 숫자인 경우 length프로퍼티 값이 인수인 배열을 생성한다.

이때 생성된 배열은 희소 배열이다. length 프로퍼티 값은 0이 아니지만 실제로 배열의 요소는 존재하지 않는다.

const arr = new Array(10);

console.log(arr); // [empty × 10]
console.log(arr.length); // 10

배열의 요소는 최대 4,294,967,295개이다. 이 이상의 숫자를 length로 인수를 전달하게 되면 RangeError가 발생한다.

// 배열은 요소를 최대 4,294,967,295개 가질 수 있다.
new Array(4294967295);

// 전달된 인수가 0 ~ 4,294,967,295를 벗어나면 RangeError가 발생한다.
new Array(4294967296); // RangeError: Invalid array length

// 전달된 인수가 음수이면 에러가 발생한다.
new Array(-1); // RangeError: Invalid array length

2) 전달된 인수가 없는 경우 빈 배열을 생성한다. 즉, 배열 리터럴[]과 같다.

new Array(); // -> []

3) 전달된 인수가 2개 이상이거나 숫자가 아닌 경우 인수를 요소로 갖는 배열을 생성한다.

// 전달된 인수가 2개 이상이면 인수를 요소로 갖는 배열을 생성한다.
new Array(1, 2, 3); // -> [1, 2, 3]

// 전달된 인수가 1개지만 숫자가 아니면 인수를 요소로 갖는 배열을 생성한다.
new Array({}); // -> [{}]

Array 생성자 함수는 new 연산자와 함께 호출하지 않더라도, 즉 일반 함수로서 호출해도 배열을 생성하는 생성자 함수로 동작한다. 이는 Array 생성자 함수 내부에서 new.target을 확인하기 때문이다.

Array(1, 2, 3); // -> [1, 2, 3]

 

3. Array.of

ES6에서 도입된 Array.of 메서드는 전달된 인수를 요소로 갖는 배열을 생성한다. Array 생성자 함수와 다르게 전달된 인수가 1개이고 숫자이더라도 인수를 요소로 갖는 배열을 생성한다.

// 전달된 인수가 1개이고 숫자이더라도 인수를 요소로 갖는 배열을 생성한다.
Array.of(1); // -> [1]

Array.of(1, 2, 3); // -> [1, 2, 3]

Array.of('string'); // -> ['string']

 

4. Array.from

ES6에서 도입된 Array.from 메서드는 유사 배열 객체 또는 이터러블 객체를 인수로 전달받아 배열로 변환하여 반환한다.

// 유사 배열 객체를 변환하여 배열을 생성한다.
Array.from({ length: 2, 0: 'a', 1: 'b' }); // -> ['a', 'b']

// 이터러블을 변환하여 배열을 생성한다. 문자열은 이터러블이다.
Array.from('Hello'); // -> ['H', 'e', 'l', 'l', 'o']

Array.from을 사용하면 두 번째 인수로 전달한 콜백 함수를 통해 값을 만들면서 요소를 채울 수 있다. Array.from 메서드는 전달한 콜백 함수에 첫 번째 인수에 의해 생성된 배열의 요소값과 인덱스를 순차적으로 전달하면서 호출하고, 콜백 함수의 반환값으로 구성된 배열을 반환한다.

// Array.from에 length만 존재하는 유사 배열 객체를 전달하면 undefined를 요소로 채운다.
Array.from({ length: 3 }); // -> [undefined, undefined, undefined]

// Array.from은 두 번째 인수로 전달한 콜백 함수의 반환값으로 구성된 배열을 반환한다.
Array.from({ length: 3 }, (_, i) => i); // -> [0, 1, 2]

 

배열 요소의 참조

배열의 요소를 참조할 때는 대괄호 표기법을 사용한다. 대괄호 안에는 인덱스가 와야한다. 정수로 평가되는 표현식이라면 인덱스를 대신해 사용할 수 있다.

const arr = [1, 2];

// 인덱스가 0인 요소를 참조
console.log(arr[0]); // 1
// 인덱스가 1인 요소를 참조
console.log(arr[1]); // 2

존재하지 않는 요소에 접근하면 undefined가 반환된다.

const arr = [1, 2];

// 인덱스가 2인 요소를 참조. 배열 arr에는 인덱스가 2인 요소가 존재하지 않는다.
console.log(arr[2]); // undefined

희소 배열의 존재하지 않는 요소를 참조해도 undefined가 반환된다.

// 희소 배열
const arr = [1, , 3];

// 배열 arr에는 인덱스가 1인 요소가 존재하지 않는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptors(arr));
/*
{
  '0': {value: 1, writable: true, enumerable: true, configurable: true},
  '2': {value: 3, writable: true, enumerable: true, configurable: true},
  length: {value: 3, writable: true, enumerable: false, configurable: false}
*/

// 존재하지 않는 요소를 참조하면 undefined가 반환된다.
console.log(arr[1]); // undefined
console.log(arr[3]); // undefined

이러한 이유는 배열이 사실은 인덱스를 프로퍼티 키로 갖는 객체이고, 존재하지 않는 프로퍼티 키로 객체의 프로퍼티에 접근했을 때 undefined를 반환하는 것과 같다.

 

배열 요소의 추가와 갱신

배열에도 요소를 동적으로 추가할 수 있다. 존재하지 않는 인덱스를 사용해 값을 할당하면 새로운 요소가 추가되고, length 프로퍼티 값은 자동 갱신된다.

const arr = [0];

// 배열 요소의 추가
arr[1] = 1;

console.log(arr); // [0, 1]
console.log(arr.length); // 2

민액 현재 배열의 length 프로퍼티 값보다 큰 인덱스로 새로운 요소를 추가하면 희소 배열이 된다.

arr[100] = 100;

console.log(arr); // [0, 1, empty × 98, 100]
console.log(arr.length); // 101

// 명시적으로 값을 할당하지 않은 요소는 생성되지 않는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptors(arr));
/*
{
  '0': {value: 0, writable: true, enumerable: true, configurable: true},
  '1': {value: 1, writable: true, enumerable: true, configurable: true},
  '100': {value: 100, writable: true, enumerable: true, configurable: true},
  length: {value: 101, writable: true, enumerable: false, configurable: false}
*/

이미 요소가 존재하는 요소에 값을 재할당하면 요소값이 갱신된다.

arr[1] = 10;

console.log(arr); // [0, 10, empty × 98, 100]

인덱스는 반드시 0 이상의 정수(또는 정수 형태의 문자열)를 사용해야 한다. 만약 정수 이외의 값을 인덱스처럼 사용하면 요소가 생성되는 것이 아니라 프로퍼티가 생성된다. 이때 추가된 프로퍼티는 length 프로퍼티 값에 영향을 주지 않는다.

(정말 무근본..............ㅎ.....................typescript 씁시다 여러분)

const arr = [];

// 배열 요소의 추가
arr[0] = 1;
arr['1'] = 2;

// 프로퍼티 추가
arr['foo'] = 3;
arr.bar = 4;
arr[1.1] = 5;
arr[-1] = 6;

console.log(arr); // [1, 2, foo: 3, bar: 4, '1.1': 5, '-1': 6]

// 프로퍼티는 length에 영향을 주지 않는다.
console.log(arr.length); // 2

 

배열 요소의 삭제

배열은 사실 객체이기 때문에 delete 연산자를 사용할 수 있다.

const arr = [1, 2, 3];

// 배열 요소의 삭제
delete arr[1];
console.log(arr); // [1, empty, 3]

// length 프로퍼티에 영향을 주지 않는다. 즉, 희소 배열이 된다.
console.log(arr.length); // 3

delete를 사용하면 프로퍼티 키가 해당 인덱스인 프로퍼티를 삭제하지만, length 프로퍼티는 변함없다. 따라서 희소 배열이 된다.

희소 배열을 만들지 않으면서 배열의 특정 요소를 완전히 삭제하려면 Array.prototype.splice 메서드를 사용한다.

const arr = [1, 2, 3];

// Array.prototype.splice(삭제를 시작할 인덱스, 삭제할 요소 수)
// arr[1]부터 1개의 요소를 제거
arr.splice(1, 1);
console.log(arr); // [1, 3]

// length 프로퍼티가 자동 갱신된다.
console.log(arr.length); // 2