목차
- 원시 배열과 객체 배열의 차이
- Dual-Pivot Quicksort란?
- 원시 배열에서 Dual-Pivot Quicksort를 사용하는 이유
- 정리
Java는 원시 배열(primitive array)을 정렬할 때 Arrays.sort() 메서드를 사용하며, 이 메서드는 내부적으로 Dual-Pivot Quicksort를 사용합니다. 반면, 객체 배열(Object array)의 경우 Timsort를 사용합니다.
이 글에서는 원시 배열 정렬에 Dual-Pivot Quicksort가 Timsort보다 선호되는 이유를 원시 배열의 구조와 알고리즘의 특성을 중심으로 설명하겠습니다.
1️⃣ 원시 배열과 객체 배열의 차이
Java에서 원시 배열과 객체 배열은 메모리 구조와 접근 방식에 차이가 있습니다.
원시 배열
- 데이터가 연속된 메모리 공간에 저장됨
- 비교 연산을 통해 직접 값 비교 가능
객체 배열
- Heap에 메모리가 분산 저장되며, 각 요소가 객체 참조를 가짐
- 객체 간 비교를 위해서는 compareTo() 또는 Comparator가 필요
이러한 차이로 원시 배열과 객체 배열은 서로 다른 정렬 알고리즘이 적합합니다.
2️⃣ Dual-Pivot Quicksort란?
Dual-Pivot Quicksort는 전통적인 단일 피벗 퀵소트의 변형으로, 두 개의 피벗을 사용하여 배열을 세 부분으로 분할하는 정렬 알고리즘입니다.
이는 Vladimir Yaroslavskiy에 의해 제안 되었으며, Java 7부터 Arrays.sort()의 기본 알고리즘으로 채택되었습니다.
3️⃣ 원시 배열에서 Dual-Pivot Quicksort를 사용하는 이유
원시 배열은 연속된 메모리 공간에 데이터를 저장하며, Dual-Pivot Quicksort는 이러한 메모리 구조에서 최적의 성능을 발휘합니다.
메모리 접근 효율성
연속된 메모리 블록에 저장된 데이터는 CPU 캐시 라인에 한 번에 여러 개 로드됩니다. 즉, 하나의 메모리 접근으로 인접한 여러 데이터에 접근할 수 있어 데이터 요청 시 캐시 히트율이 높아집니다.
이로 인해 정렬 과정에서 데이터에 빠르게 접근할 수 있으며, in-place방식의 Dual-Pivot Quicksort의 빈번한 읽기/쓰기 작업 시 전체 성능이 크게 향상됩니다.
비교 연산의 단순성
객체 배열은 객체의 참조를 저장하며, 정렬 시 각 객체의 비교 메서드를 호출해 값을 비교합니다. 이 과정에서 추가적인 오버헤드가 발생합니다.
반면, 원시 배열은 값을 직접 저장합니다. 때문에 정렬 과정에서 단순한 산술 연산으로 빠르게 비교가 가능하며, 불필요한 메서드 호출 오버헤드가 없습니다.
Dual-Pivot 전략과 불안정 정렬
Dual-Pivot Quicksort는 두 개의 피봇으로 배열을 세 부분으로 분할합니다. 이 전략은 평균적인 비교 횟수를 줄일 수 있습니다.
또한 원시 배열은 동일한 값의 상대적 순서가 변경되어도 문제없기 때문에 불안정 정렬을 사용해 불필요한 안정성 유지 작업을 생략할 수 있습니다.
🔥 정리
✅ 원시 배열은 연속된 메모리 구조로 캐시 히트율이 높아, in-place 정렬 알고리즘과의 호환성이 뛰어나다.
✅원시 배열은 추가 오버헤드 없이 단순 연산으로 값을 직접 비교할 수 있다.
✅원시 배열은 동일한 값의 상대 순서를 유지할 필요가 없어, 불안정 정렬을 사용해도 무방하다.
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