ArrayList와 링크드리스트, 이진트리 비교 분석

 

자료구조를 학습할 때 가장 자주 등장하는 선형 구조가 바로 ArrayList와 LinkedList입니다. 또한, 트리 구조 중에서 가장 기본이 되는 이진트리(Binary Tree)는 비선형 구조의 대표적인 예입니다. 이 세 가지 자료구조는 데이터 저장과 탐색의 방식이 다르기 때문에 성능과 활용 범위에서도 차이가 큽니다.

 

이 글에서는 ArrayList와 LinkedList, 그리고 이진트리를 서로 비교하며 장단점을 분석하고, 자바에서 어떻게 구현되는지를 초보 개발자 시각에서 설명하겠습니다.

ArrayList의 특징과 장단점

ArrayList는 내부적으로 배열을 기반으로 구현된 자료구조입니다. 인덱스를 통해 O(1) 시간 복잡도로 원하는 위치의 데이터를 접근할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 탐색(조회) 속도가 매우 빠릅니다.

그러나 단점도 존재합니다. 중간에 데이터를 삽입하거나 삭제하려면 나머지 요소들을 이동시켜야 하기 때문에, 삽입·삭제의 시간 복잡도가 O(n)으로 증가합니다. 또한 메모리 공간이 꽉 찰 경우, 더 큰 배열을 새로 만들고 기존 데이터를 복사해야 하므로 성능 손실이 발생할 수 있습니다.

정리하면, ArrayList는 읽기 중심의 작업이 많을 때 적합하며, 순차적으로 데이터를 저장하고 탐색하는 경우 강력한 성능을 발휘합니다.

 

LinkedList의 특징과 장단점

LinkedList는 각 노드가 데이터와 포인터(다음 노드의 주소)를 가지는 방식으로 연결된 구조입니다. 따라서 배열처럼 인덱스로 바로 접근할 수는 없고, 원하는 위치를 찾으려면 처음부터 순차적으로 탐색해야 합니다. 이는 탐색에서 O(n)의 시간 복잡도를 가지는 단점으로 작용합니다.

하지만 삽입과 삭제에서는 강력한 장점을 발휘합니다. 특정 위치의 노드를 알고 있다면, 포인터만 교체하면 되므로 O(1)에 가깝게 동작할 수 있습니다. 따라서 LinkedList는 삽입·삭제가 잦은 상황에서 유리합니다.

자바의 LinkedList 클래스는 List 인터페이스를 구현하면서도 큐(Queue)와 덱(Deque) 기능까지 제공하기 때문에, 다양한 상황에서 활용될 수 있는 유연한 자료구조입니다.

이진트리와 선형 구조의 차이

이진트리는 각 노드가 최대 두 개의 자식을 가질 수 있는 비선형 자료구조입니다. 대표적으로 완전이진트리, 이진 탐색 트리(BST), 힙 등이 있습니다. 배열과는 달리 계층적인 구조를 가지므로, 특정 규칙을 적용하면 탐색과 정렬에서 강력한 효율성을 가질 수 있습니다.

예를 들어, 이진 탐색 트리(BST)는 모든 노드가 왼쪽에는 더 작은 값, 오른쪽에는 더 큰 값을 저장하도록 하여 O(log n) 시간에 탐색할 수 있습니다(단, 균형이 잘 유지되는 경우). 또한 힙 구조는 배열로 구현되면서도 우선순위 큐와 같은 응용에서 빠른 삽입·삭제 성능을 제공합니다.

이진트리는 데이터가 계층적이거나 정렬·우선순위 처리가 필요한 경우에 적합하며, ArrayList나 LinkedList처럼 단순히 나열된 데이터보다는 복잡한 구조를 다룰 때 큰 장점을 발휘합니다.

 

ArrayList, LinkedList, 이진트리는 각기 다른 목적과 장점을 가진 자료구조입니다.

• ArrayList는 빠른 접근과 순차적인 데이터 저장에 강점이 있습니다.
• LinkedList는 삽입과 삭제가 잦은 경우 효율적입니다.
• 이진트리는 계층적 관계와 탐색·정렬·우선순위 문제에서 유용합니다.

따라서 특정 상황에 맞는 자료구조를 선택하는 것이 중요합니다. 자바 개발자라면 세 가지 자료구조의 차이를 이해하고, 언제 ArrayList를 쓰고, 언제 LinkedList를 선택하며, 이진트리를 활용해야 하는지를 구분할 줄 알아야 합니다.

 

직접 다양한 상황에서 구현해 보는 것이 가장 좋은 학습 방법입니다.