HJS STUDY
1학년 / 2학기 / C++ homework / 3강

Homework 3 · 문자 빈도와 세로 히스토그램

이번 강의에서 배울 것

  • 널 문자로 끝나는 C 문자열을 안전하게 순회할 수 있다.
  • 문자를 배열 인덱스로 변환해 대소문자 빈도를 함께 셀 수 있다.
  • 카운트 배열을 행과 열의 관점으로 바꾸어 세로 히스토그램을 출력할 수 있다.

Homework 3은 하나의 카운트 배열을 두 방식으로 읽는 문제입니다. 먼저 문자열을 왼쪽에서 오른쪽으로 읽어 빈도를 만들고, 그다음 빈도를 위에서 아래로 읽어 세로 막대그래프를 그립니다.

Homework 1 · Homework 2 · Homework 3

출처: Homework 3.doc와 Code_Exercise_1.cpp. 정답 코드는 제공 파일의 구현을 유지했습니다.

문제 1a · 알파벳 빈도 세기

Problem (Original)

Homework 3.doc (Handout 3), Exercise 1a

Exercise 1a

Problem. Write a function count_chars that has the function head void count_chars(char text[]) and that performs the following task: count_chars prints a table listing the number of occurrences of the individual characters A to Z (capitalized as well as non-capitalized) in the argument text. The argument text is assumed to be a C-string that is terminated using a NULL-character.

Example: the program

int main() {
    char text[] = "Today is a nice day for having a little picnic.";
    count_chars(text);
    return 0;
} // end main

shall print:

A, a : 5
B, b : 0
C, c : 3
D, d : 2
E, e : 2
F, f : 1
G, g : 1
H, h : 1
I, i : 6
J, j : 0
K, k : 0
L, l : 2
M, m : 0
N, n : 3
O, o : 2
P, p : 1
Q, q : 0
R, r : 1
S, s : 1
T, t : 3
U, u : 0
V, v : 1
W, w : 0
X, x : 0
Y, y : 2
Z, z : 0
문제 한국어 번역 보기

문제. 함수 머리가 void count_chars(char text[])인 함수 count_chars를 작성하세요. 이 함수는 인자 text에 A부터 Z까지의 각 문자(대문자와 소문자 모두)가 몇 번 나오는지 표로 출력합니다. 인자 text는 널 문자로 끝나는 C 문자열이라고 가정합니다.

위 main처럼 "Today is a nice day for having a little picnic."을 넘기면 위와 같은 표를 출력해야 합니다.

개념과 예제

문제 이해

void count_chars(char text[]) 함수는 널 문자 \0로 끝나는 C 문자열을 받아 A부터 Z까지 각 알파벳의 등장 횟수를 출력합니다. 대문자와 소문자는 같은 알파벳으로 합산합니다.

counter[0]  → A 또는 a의 개수
counter[1]  → B 또는 b의 개수
...
counter[25] → Z 또는 z의 개수

영문 대문자의 코드 값은 연속이고 소문자도 연속입니다. 따라서 대문자라면 ch - 'A', 소문자라면 ch - 'a'가 0~25의 인덱스가 됩니다. 제공 코드는 같은 원리를 ASCII 코드 값 65와 97로 표현합니다.

문자열 순회

while ((ch = text[i]) != '\0') {
    // ch 처리
    i++;
}

대입식 전체의 값은 대입된 문자입니다. 현재 문자를 ch에 저장한 뒤 그 값이 널 문자인지 검사합니다. 공백, 마침표 같은 문자는 알파벳 범위에 들어오지 않으므로 카운트하지 않고 다음 위치로 넘어갑니다.

문제 1b · 세로 막대그래프 출력

Problem (Original)

Homework 3.doc (Handout 3), Exercise 1b

Exercise 1b

Problem. Modify/extend the function count_chars so that it additionally prints a bar diagram showing the occurrences of the characters A to Z. The height of each bar shall be equal to the number of occurrences of the corresponding character in the argument text.

For the above example, your output should look like this (output of the provided solution):

        *                 
*       *                 
*       *                 
* *     *    *     *      
* ***   *  * **    *    * 
* *******  * *** *** *  * 
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
문제 한국어 번역 보기

문제. count_chars 함수를 수정·확장해, A부터 Z까지 각 문자의 등장 횟수를 보여 주는 막대그래프도 함께 출력하세요. 각 막대의 높이는 인자 text에서 해당 문자가 나온 횟수와 같아야 합니다.

위 예제에서는 위와 같은 모양이 출력되어야 합니다.

개념과 예제

가장 높은 빈도 max를 찾은 뒤 높이 j를 max부터 1까지 줄입니다. 각 행에서 counter[i] >= j이면 별을, 아니면 공백을 출력합니다.

예를 들어 A, B, C의 빈도가 각각 3, 1, 2라면 다음처럼 읽습니다.

출력 높이 jA: 3B: 1C: 2출력 행
3*공백공백*
2*공백** *
1******

마지막에 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ를 출력하면 각 열이 어떤 문자에 해당하는지 알 수 있습니다.

정답 코드 보기정답 코드 숨기기
homework3_exercise1.cpp
#include <iostream>
 
void print_histogram(int counter[]) {
    int max = 0;
    for (int i = 0; i < 26; i++)
        if (counter[i] > max)
            max = counter[i];
 
    for (int j = max; j > 0; j--) {
        for (int i = 0; i < 26; i++)
            if (counter[i] >= j)
                std::cout << "*";
            else
                std::cout << " ";
        std::cout << std::endl;
    }
 
    for (int i = 0; i < 26; i++) {
        char ch = 65 + i;
        std::cout << ch;
    }
    std::cout << std::endl;
}
 
void count_chars(char text[]) {
    int counter[26] = {
        0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
        0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
    };
 
    int i = 0;
    char ch;
    while ((ch = text[i]) != '\0') {
        if (ch >= 65 && ch <= 90)
            counter[ch - 65]++;
        if (ch >= 97 && ch <= 122)
            counter[ch - 97]++;
        i++;
    }
 
    for (i = 0; i < 26; i++) {
        char chUpper = 65 + i;
        char chLower = 97 + i;
        std::cout << chUpper << ", " << chLower << " : " << counter[i] << std::endl;
    }
 
    print_histogram(counter);
}
 
int main() {
    char text[] = "Today is a nice day for having a little picnic.";
    count_chars(text);
    return 0;
}

코드 실행 흐름

  1. counter[26]의 모든 원소를 0으로 초기화합니다.
  2. text[i]가 널 문자가 될 때까지 한 글자씩 읽습니다.
  3. 대문자면 counter[ch - 65], 소문자면 counter[ch - 97]를 증가시킵니다.
  4. A/a부터 Z/z까지 빈도표를 출력합니다.
  5. 가장 큰 빈도를 구하고, 그 높이부터 한 줄씩 내려오며 별 또는 공백을 출력합니다.
  6. 마지막 행에 A부터 Z까지 출력합니다.

문자열 길이를 n, 가장 큰 빈도를 h라고 하면 문자 세기는 O(n), 빈도표 출력은 O(26), 히스토그램은 O(26h)입니다. 알파벳 26개는 고정이므로 전체를 O(n + h)로 볼 수 있고, 카운트 배열의 추가 공간은 O(1)입니다.

실수하기 쉬운 부분

  • 카운트 배열을 초기화하지 않으면 쓰레기 값에서 증가가 시작됩니다.
  • 문자열의 끝은 글자 '0'이 아니라 널 문자 '\0'입니다.
  • 히스토그램 조건을 counter[i] == j로 쓰면 막대의 꼭대기만 출력됩니다. 아래 칸도 채우려면 counter[i] >= j여야 합니다.
  • 65, 90, 97, 122 대신 'A', 'Z', 'a', 'z'를 쓰면 의도가 더 잘 드러납니다. 제공 코드는 ASCII 값에 기반합니다.
  • 음수가 될 수 있는 char 값을 <cctype> 함수에 직접 전달할 때는 unsigned char 변환이 필요합니다. 이 정답은 ASCII 범위를 직접 비교하므로 해당 함수를 사용하지 않습니다.

마무리 점검

  • 빈도 배열은 문자 종류를 인덱스로 바꾸는 대표적인 카운팅 패턴입니다.
  • 대문자와 소문자는 서로 다른 기준 문자를 빼도 같은 0~25 위치로 합쳐집니다.
  • 세로 히스토그램은 각 빈도를 높이 기준으로 다시 읽는 문제입니다.
오늘도 한 걸음 앞으로.

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