자바(Java) 알고리즘 문제풀이 입문 1-2. 대소문자 변환. #StringBuilder

 

 

 

import java.util.*; 
import java.io.*;

class Main {
    public void solution() throws Exception{
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String str = br.readLine();
        String lowerCase = str.toLowerCase();
        String upperCase = str.toUpperCase();
        for(int i=0; i<str.length(); i++){
            if(str.charAt(i)==lowerCase.charAt(i)){
                str.charAt(i) = upperCase.charAt(i);   //코드 에러
            }else{
                str.charAt(i) = lowerCase.charAt(i);   //코드 에러
            }
        }
        System.out.println(str);
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        new Main().solution();
    }
}

 

[ charAt() 이란? ]

코드에서 사용한 BufferedReader 는 개행문자만 경계로 인식하고, 입력받은 데이터가 String으로 고정된다

-> char타입을 사용할 수 없는 문제

char타입은 한 글자만 저장할 수 있는 변수인데, BufferedReader로 입력 받을 땐느 String타입으로밖에 받을 수 없다

 

• 문자열.charAt(인덱스)  : String으로 저장된 문자열 중에서 한 글자만 선택해서 char타입으로 변환해준다!

String타입의 참조변수 뒤에 붙여서 사용하거나, 

br.readLine().charAt(0) 와 같은 식으로 입력받는 곳에 바로 붙여서도 사용할 수 있다.

 

 

[StringBuilder 란?]

자바에서 문자열을 더할 때 간단하게 + 를 이용해서 연결할 수 있다.

String객체끼리 더하는 방법은 메모리 할당과 해제를 발생시키는데, 덧셈 연산이 많아진다면 비효율적인 코드가 된다!

 

자바에서 String 객체는 변경 불가능하다.  따라서 하나의 문자열을 다른 문자열과 연결하면 새 문자열이 생성되고, 이전 문자열은 가비지 컬렉터로 들어간다. 문자열끼리 연결하는 작업 시에는 내부적으로 여러 작업이 발생하고, 기존 문자열 값의 길이에 추가된 문자열의 크기를 더한 크기의 새로운 문자열이 생성된다. 이 작업이 많아지면, 메모리를 많이 잡아먹게 된다

 

• StringBuilder   -> 변경 가능한 문자열을 만들어준다.

Stirng은 변경 불가능한 문자열을 생성하지만 StringBuilder는 변경 가능한 문자열을 만들어 주기 때문에, String을 합치는 작업 시 하나의 대안이 될 수 있다.

 

[StringBuilder 사용 방법]

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();  //객체 호출
        stringBuilder.append("문자열 ").append("연결"); //문자열 연결
//        String str = stringBuilder;   // String에 StringBuilder를 그대로 넣을 순 없다. toString()을 붙여야 한다
        String str = stringBuilder.toString();  //String변수에 넣을때는 toString()사용할것!!
        // 두 println()은 같은 값을 출력한다
        System.out.println(stringBuilder);
        System.out.println(str);
    }

}

먼저 StringBuilder의 객체를 생성한 후, append()의 인자로 연결하고자 하는 문자열을 넣어서 StringBuilder의 객체를 통해 호출한다. 

출력 시에,  String 변수에 넣을 때는 .toString()을 사용해야한다!

 

 

 

 

- [통과]

import java.io.*;

public class Main {
    public void solution() throws Exception {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String str = br.readLine();

        // StringBuilder를 사용하여 결과 문자열을 구성
        StringBuilder result = new StringBuilder();

        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            char ch = str.charAt(i);

            // 대문자인 경우 소문자로 변환하여 추가
            if (Character.isUpperCase(ch)) {
                result.append(Character.toLowerCase(ch));
            } 
            // 소문자인 경우 대문자로 변환하여 추가
            else if (Character.isLowerCase(ch)) {
                result.append(Character.toUpperCase(ch));
            } 
            // 알파벳이 아닌 경우(공백 등) 그대로 추가
            else {
                result.append(ch);
            }
        }

        // 결과 문자열 출력
        System.out.println(result.toString());
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new Main().solution();
    }
}

 

- [다른 방법] -> 향상된 for문, str.toCharArray() 사용

 

 

 

 

- [ 두 방법 비교] -> chatGPT 사용

 

두 개의 Java 코드를 비교할 때, 문자열의 각 문자의 대소문자를 토글하는 효율성을 살펴보겠습니다.

 [  첫 번째 코드 (StringBuilder 사용)  ] 

• 방식: `BufferedReader`를 사용해 입력을 받고, `StringBuilder`인 `result`를 사용해 수정된 문자열을 효율적으로 구성합니다. 각 문자의 대소문자를 토글하고, 알파벳이 아닌 문자는 그대로 추가합니다.
• 효율성 장점:
    - StringBuilder의 효율성 : `StringBuilder`는 가변(mutable)하며 문자열 조작에 최적화되어 있습니다. 반복문 안에서 문자를 추가할 때 새로운 문자열 객체를 생성하지 않고 내부 버퍼에 직접 추가하기 때문에 메모리 사용이 효율적입니다.
    - 시간 복잡도 : 입력 문자열의 길이에 선형에 비례하는 O(n)의 시간 복잡도를 가집니다. 각 문자 처리는 상수 시간이 소요되며, `StringBuilder`에 문자 추가는 암호화된 상수 시간 복잡도를 가집니다.

 

[ 두 번째 코드 (String과 문자열 연결 사용) ]

 

•   방식: 입력 문자열의 각 문자를 반복하며, 소문자인지 대문자인지 확인하여 ASCII 코드를 이용해 대소문자를 토글한 후 결과 문자열인 `answer`에 추가합니다.
• 효율성 고려 사항:
    -  반복문 내 문자열 연결:  반복문 안에서 `String`에 문자열을 연결하는 (`answer += ...`) 방식은 Java에서 `String`이 불변(immutable)하기 때문에 비효율적일 수 있습니다. 각 연결 연산은 새로운 `String` 객체를 생성하며, 메모리 할당과 복사가 발생할 수 있습니다.
    - 시간 복잡도 : 최악의 경우 O(n^2)의 시간 복잡도를 가집니다. 여기서 n은 입력 문자열의 길이입니다. 각 연결 연산이 기존 문자열의 내용을 새로운 문자열로 복사하기 때문에 시간이 많이 소모될 수 있습니다.

 

[결론 ]

`StringBuilder`를 사용한 두 번째 방법이 문자열의 대소문자를 토글하는 데 더 효율적입니다. `String` 연결 연산보다 메모리 사용과 실행 시간 면에서 더 효율적이며, 실제로 긴 문자열에서도 더 나은 성능을 보장합니다. 따라서 대부분의 상황에서 `StringBuilder`를 사용한 두 번째 방법이 더 좋은 선택입니다.

 

[ Character.isUpperCase() 를 이용한 비교 vs. 문자의 ASCII 코드를 비교   ]

일반적으로는 Character.isUpperCase(ch)와 Character.isLowerCase(ch)를 사용하는 방식이 더 권장됩니다. 이 방식은 가독성이 좋고, 코드의 의도가 명확히 드러나기 때문입니다. 또한 성능 차이는 대부분 미미하며, 대부분의 상황에서는 무시할 수 있을 정도입니다. 따라서, 일반적인 개발에서는 표준 라이브러리의 메서드를 사용하여 코드를 작성하는 것이 좋습니다.

 

 

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[Scanner vs BufferedReader 에 대해서 더 알아보기]

https://juno-juno.tistory.com/99

[charAt() 정리 참고자료]

https://colossus-java-practice.tistory.com/31

[StringBuilder 정리 참고자료]

https://onlyfor-me-blog.tistory.com/317