2장. 변수와 자료형

2장. 변수와 자료형

변수의 개념

변수란?

변수(Variable)는 데이터를 저장하는 메모리 공간에 붙인 이름입니다. 프로그램에서 데이터를 임시로 저장하고 나중에 사용하기 위해 변수를 사용합니다.

변수의 특징

• 변수는 이름(식별자)을 가지고 있습니다
• 변수는 특정 타입의 데이터만 저장할 수 있습니다
• 변수에 저장된 값은 변경 가능합니다
• 변수는 선언 후에 사용할 수 있습니다

변수 선언 방법

// 기본 형식
자료형 변수명;

// 선언과 동시에 초기화
자료형 변수명 = 값;

// 여러 변수 동시 선언
자료형 변수명1, 변수명2, 변수명3;

변수명 규칙 (식별자 규칙)

1. 영문자, 숫자, 언더스코어(_), 달러 기호($)만 사용 가능
2. 숫자로 시작할 수 없음
3. Java 예약어는 사용 불가 (if, for, class 등)
4. 대소문자를 구분함
5. 의미 있는 이름을 사용하는 것이 좋음

올바른 변수명 예시

int age;
String userName;
double totalPrice;
boolean isActive;

잘못된 변수명 예시

int 2age;        // 숫자로 시작 불가
String user-name; // 하이픈 사용 불가
int class;       // 예약어 사용 불가

변수 사용 예제

public class VariableExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 변수 선언
        int number;

        // 변수에 값 할당
        number = 10;

        // 변수 사용
        System.out.println("숫자: " + number);

        // 값 변경
        number = 20;
        System.out.println("변경된 숫자: " + number);
    }
}

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기본 자료형 (Primitive Data Types)

Java는 8가지 기본 자료형을 제공합니다. 기본 자료형은 실제 값을 저장하며, 메모리에 직접 저장됩니다.

정수형 (Integer Types)

자료형	크기	범위	설명
byte	1 byte	-128 ~ 127	가장 작은 정수형
short	2 bytes	-32,768 ~ 32,767	작은 정수형
int	4 bytes	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647	가장 많이 사용하는 정수형
long	8 bytes	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807	큰 정수형

int age = 25;
long population = 1000000000L;  // long은 뒤에 L 또는 l을 붙임
byte score = 100;
short year = 2024;

실수형 (Floating-Point Types)

자료형	크기	범위	설명
float	4 bytes	약 ±3.4×10³⁸	단정밀도 실수
double	8 bytes	약 ±1.7×10³⁰⁸	배정밀도 실수 (기본값)

double height = 175.5;           // double이 기본값
float weight = 70.5f;            // float은 뒤에 f 또는 F를 붙임
double pi = 3.141592653589793;

문자형 (Character Type)

자료형	크기	범위	설명
char	2 bytes	0 ~ 65,535 (유니코드)	단일 문자

char grade = 'A';
char korean = '가';
char unicode = '\u0041';  // 유니코드로 'A' 표현

논리형 (Boolean Type)

자료형	크기	값	설명
boolean	1 bit	true 또는 false	논리값

boolean isStudent = true;
boolean isActive = false;
boolean result = (10 > 5);  // true

기본값 (Default Values)

클래스의 멤버 변수는 자동으로 기본값이 할당됩니다:

• byte, short, int, long: 0
• float, double: 0.0
• char: '\u0000' (null 문자)
• boolean: false

주의: 지역 변수(메서드 내부 변수)는 기본값이 없으므로 반드시 초기화해야 합니다!

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참조 자료형 개요 (Reference Data Types)

참조 자료형이란?

참조 자료형은 객체의 주소(참조)를 저장하는 자료형입니다. 기본 자료형과 달리 실제 값이 아닌 메모리 주소를 저장합니다.

참조 자료형의 종류

1. 클래스 (Class)
   • String: 문자열
   • 사용자 정의 클래스
2. 배열 (Array)
   • 같은 타입의 여러 데이터를 저장
3. 인터페이스 (Interface)

String 클래스

가장 많이 사용하는 참조 자료형입니다.

String name = "홍길동";
String message = "안녕하세요";
String empty = "";  // 빈 문자열

기본 자료형 vs 참조 자료형

구분	기본 자료형	참조 자료형
저장 내용	실제 값	주소(참조)
메모리 위치	스택(Stack)	힙(Heap)
기본값	있음	null
예시	int, double, boolean	String, 배열, 클래스

// 기본 자료형
int num1 = 10;
int num2 = num1;  // 값 복사
num2 = 20;        // num1은 여전히 10

// 참조 자료형
String str1 = "Hello";
String str2 = str1;  // 주소 복사 (같은 객체 참조)

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형 변환 (Type Casting)

형 변환은 한 자료형의 값을 다른 자료형으로 변환하는 것입니다.

자동 형 변환 (Automatic Type Conversion / Promotion)

작은 자료형에서 큰 자료형으로 변환할 때 자동으로 이루어집니다.

자동 형 변환 규칙

byte → short → int → long → float → double
         ↓
        char

int num = 10;
double result = num;  // int가 double로 자동 변환
// result = 10.0

long bigNum = 100;
float decimal = bigNum;  // long이 float로 자동 변환

강제 형 변환 (Explicit Type Casting)

큰 자료형에서 작은 자료형으로 변환할 때는 명시적으로 변환해야 합니다. 데이터 손실이 발생할 수 있습니다.

// 형식: (변환할_자료형) 값

double pi = 3.14159;
int intPi = (int) pi;  // 3 (소수점 이하 손실)

long bigNum = 1000000L;
int smallNum = (int) bigNum;  // 강제 변환

int num = 300;
byte smallByte = (byte) num;  // 데이터 손실 가능 (byte 범위 초과)

주의사항

1. 데이터 손실: 큰 타입에서 작은 타입으로 변환 시 값이 잘릴 수 있음
2. 범위 확인: 변환 후 값이 해당 타입의 범위를 벗어나지 않는지 확인
3. 참조 자료형: 참조 자료형 간 변환은 상속 관계에서만 가능

형 변환 예제

public class TypeConversion {
    public static void main(String[] args) {
        // 자동 형 변환
        int intValue = 100;
        double doubleValue = intValue;  // 자동 변환
        System.out.println(doubleValue);  // 100.0

        // 강제 형 변환
        double pi = 3.14159;
        int intPi = (int) pi;
        System.out.println(intPi);  // 3

        // 문자와 숫자 변환
        char ch = 'A';
        int ascii = ch;  // 자동 변환: 65
        System.out.println(ascii);

        int num = 66;
        char character = (char) num;  // 강제 변환: 'B'
        System.out.println(character);
    }
}

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상수 (Constants) - final 키워드

상수란?

상수(Constant)는 한 번 값을 할당하면 변경할 수 없는 변수입니다. Java에서는 final 키워드를 사용하여 상수를 만듭니다.

final 키워드 사용법

final 자료형 상수명 = 값;

상수 명명 규칙

일반적으로 대문자와 언더스코어(_)를 사용합니다.

final int MAX_SIZE = 100;
final double PI = 3.14159;
final String COMPANY_NAME = "ABC Corp";

상수의 특징

1. 값 변경 불가: 한 번 할당된 값은 변경할 수 없음
2. 초기화 필수: 선언 시 반드시 초기화해야 함
3. 의미 있는 값: 프로그램에서 자주 사용하는 고정값에 사용

상수 사용 예제

public class ConstantExample {
    // 클래스 상수 (static final)
    public static final double PI = 3.14159;
    public static final int MAX_STUDENTS = 100;

    public static void main(String[] args) {
        // 지역 상수
        final int MIN_AGE = 18;
        final String MESSAGE = "환영합니다";

        // 상수 사용
        double radius = 5.0;
        double area = PI * radius * radius;

        System.out.println("원의 넓이: " + area);
        System.out.println(MESSAGE);

        // 오류: 상수는 변경할 수 없음
        // MIN_AGE = 20;  // 컴파일 오류!
    }
}

상수의 장점

1. 가독성 향상: 의미 있는 이름으로 코드 이해가 쉬움
2. 유지보수 용이: 값 변경 시 한 곳만 수정하면 됨
3. 오류 방지: 실수로 값이 변경되는 것을 방지

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변수와 자료형 종합 예제

public class DataTypeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 정수형
        int age = 25;
        long population = 7800000000L;

        // 실수형
        double height = 175.5;
        float weight = 70.5f;

        // 문자형
        char grade = 'A';

        // 논리형
        boolean isStudent = true;

        // 참조 자료형 (String)
        String name = "홍길동";

        // 상수
        final double PI = 3.14159;
        final int MAX_SCORE = 100;

        // 출력
        System.out.println("이름: " + name);
        System.out.println("나이: " + age);
        System.out.println("키: " + height + "cm");
        System.out.println("학생 여부: " + isStudent);
        System.out.println("원주율: " + PI);
    }
}

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연습 문제

1. 변수 선언 및 출력
   • 이름, 나이, 키, 몸무게를 변수로 선언하고 출력하는 프로그램을 작성하세요.
2. 형 변환 연습
   • double 타입의 값을 int로 변환하고, int 타입의 값을 double로 변환하는 예제를 작성하세요.
3. 상수 사용
   • 원의 반지름을 상수로 선언하고, 원의 넓이와 둘레를 계산하는 프로그램을 작성하세요.
4. 다양한 자료형
   • 정수, 실수, 문자, 논리값, 문자열을 모두 사용하는 프로그램을 작성하세요.

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다음 장 예고

다음 장에서는 연산자(산술, 비교, 논리 연산자 등)와 표현식에 대해 학습합니다.