9. 연산자 소개 및 단항, 산술 연산자 사용하기

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이번 강의는 데이터를 가공하는데 사용되는 풍부한 연산자에 대해서 다룹니다.

> // 연산자(Operator): 데이터와 변수를 가지고 덧셈(+), 뺄셈(-)과 같은 연산 작업을 수행

9.1. 연산자

데이터를 가지고 연산 작업을 수행하고자 할 때 **연산자(Operator)**를 사용합니다. 연산자는 기능에 따라 대입, 산술, 관계, 논리, 증감, 조건, 비트, 시프트 연산자 등으로 나뉘며 이용 형태에 따라 한 개의 항을 가지고 연산을 하는 단항(Unary) 연산자와 두 개의 항을 연산하는 이항(Binary) 연산자와 세 개의 항을 연산하는 삼항(Ternary) 연산자로 나뉩니다.

그림: 연산자

연산자

연산자와 피연산자

이러한 연산에는 연산자와 피연산자가 있습니다. 예를 들어 다음과 같은 C# 코드가 있다고 가정합시다.

> int num = 1000;
> int number = num + 1234;
> number
2234

+ 기호를 연산자(operator)라고 하고 num과 1234는 피연산자(operand)라고 합니다.

식과 문

하나의 값 또는 연산을 진행하는 구문의 계산식을 식(Expression) 또는 표현식이라고 합니다. 예를 들어 3 + 5와 같은 코드는 식입니다. 표현식을 사용하여 하나의 명령을 진행하는 구문을 문(Statement) 또는 문장이라고 합니다. 예들 들어 x = 3 + 5;와 같은 코드가 바로 문입니다.

식과 문을 사용하는 예를 실행해 봅시다.

코드: OperatorDescription.cs

> //[?] 연산자(Operator): 덧셈, 뺄셈과 같은 연산을 진행하는 키워드
> //[?] 식(Expression)
> 3 + 5
8
> 3 - 5
-2
> 
> //[?] 문(Statement) 
> Console.WriteLine(3 * 5); // 15
15
> Console.WriteLine(3 / 5); // 0
0

3 + 5 형태를 식이라고 하고 일반적으로 세미콜론으로 구분되는 하나의 문장을 문이라고 합니다.

9.2. 단항 연산자(Unary Operator)

단항 연산자는 하나의 연산자로 식을 처리합니다. 단항 연산자의 가장 기본인 + 연산자와 - 연산자를 먼저 살펴보겠습니다.

표: 단항 연산자

연산자 설명
+ 연산자 특정 정수형 변수의 값을 그대로 출력합니다. 사실, 단항 연산자인 + 연산자는 특정 기능이 없습니다.
- 연산자 특정 정수형 변수의 값을 음수로 변경하여 출력합니다. 만약, 음수의 값이 들어 있다면 양수로 변환해서 반환해 줍니다.

단항 연산자 사용하기

이번에는 단항 연산자를 사용해보겠습니다. 다음 내용을 C# Interactive 또는 프로젝트를 만들고 입력한 뒤 실행해보세요.

코드: UnaryOperator.cs

> //[?] 단항 연산자(Unary Operator): +, -
> int value = 0;
> 
> value = 8; // value에 8 대입
> value = +value; // value의 값에 + 기호로 붙여 있는 그대로 표현
> value
8
> 
> value = -8; // value에 -8 대입
> value = +value; // value의 값에 + 기호를 붙여 있는 그대로 표현
> value
-8
> 
> value = 8; // value에 8 대입
> value = -value; // value의 값에 - 기호를 붙여 부호를 반대로 변경
> value
-8
> 
> value = -8; // value에 -8 대입
> value = -value; // value의 값에 - 기호를 붙여 부호를 반대로 변경
> value
8

+ 연산자는 변수의 값을 그대로 반환해 줍니다. 이와 달리 – 연산자는 변수의 값의 부호를 반대로 변경해 줍니다.

9.3. 형식 변환 연산자: ()를 사용하여 데이터 형식 변환

() 기호를 사용하여 특정 값을 원하는 데이터 형식으로 변환할 수 있습니다. 이를 형식 변환(cast)이라고 합니다. (int)3.14를 사용하면 실수 리터럴인 3.14를 정수형으로 변환해서 3을 반환해 줍니다.

변환 연산자를 사용해 보겠습니다.

코드: CastingOperator.cs

> int number = (int)3.14; // 3.14를 정수(int)로 변환
> number
3

실수 데이터 형식인 3.14를 (int)를 붙여 정수 데이터 형식 변수에 담았습니다.

변환 연산자는 (long), (double) 형태로도 사용됩니다.

> long number = (long)3.141592;
> number
3
> double number = (double)3.141592;
> number
3.141592

9.4. 산술 연산자(Arithmetic Operator)

이번에는 사칙역산을 할 수 있는 방법을 알아보겠습니다. C#에서는 사칙연산을 위해서 산술 연산자(Arithmetic Operator)를 제공합니다. 산술 연산자는 덧셈(Add), 뺄셈(Subtract), 곱셈(Multiply), 나눗셈(Divide), 나머지(Remainder, Modulus)의 수학적 연산을 하는데 사용됩니다.

산술 연산자는 정수 형식과 실수 형식의 산술 연산에 사용됩니다.

동영상 강의: 산술 연산자(Arithmetic Operator) 의사 코드로 소개

산술 연산자는 다음과 같이 5가지 종류가 있습니다.

+ (덧셈), - (뺄셈), * (곱셈), / (나눗셈), % (나머지)

다음은 산술 연산자 사용 예입니다.

연산자 의미 설명
A + B 덧셈 A와 B를 더한 결과를 반환합니다.
A - B 뺄셈 A에서 B를 뺀 결과를 반환합니다.
A * B 곱셈 A와 B를 곱한 결과를 반환합니다.
A / B 나눗셈 A를 B로 나눈 결과를 반환합니다.
A % B 나머지 A를 B로 나눈 후, 몫이 아닌 정수형 나머지 값을 반환합니다.

기타, + 연산자는 문자열과 문자열을 묶는 기능도 합니다.

9.5. 사칙 연산과 산술 연산자 그리고 실수 데이터 형식의 오차 소개

C#은 간단한 산술 연산을 수행하는 사칙 연산자(+, -, *, /, %)를 지원합니다.

> // 사칙 연산
> 3 + 5
8
> 3 - 5
-2
> 3 * 5
15
> 10 / 5
2
> 3 % 5 // 나머지
3

이들 연산자는 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈, 그리고 나머지 연산을 수행합니다. 이들은 모두 정수 또는 실수 데이터에 사용할 수 있습니다.

그러나, 실수를 사용할 때 주의해야 할 점이 있습니다. 실수는 컴퓨터에서 완벽하게 표현할 수 없는 경우가 있기 때문에, 계산 결과에 미세한 오차가 생길 수 있습니다. 아래의 예를 보면 3.141592 - 3.0의 결과가 정확히 0.141592가 아닌 0.14159200000000016으로 출력되는 것을 볼 수 있습니다.

> 3.141592 - 3.0
0.14159200000000016

이러한 문제를 해결하기 위해 C#은 정밀도가 더 높은 decimal 데이터 형식을 제공합니다. decimal을 사용하면 위의 연산에서 발생하는 미세한 오차를 피할 수 있습니다.

> decimal PI = 3.14159M;
> PI - 3.0M
0.14159

decimal 데이터 형식은 주로 금융 계산과 같이 높은 정밀도가 필요한 경우에 사용됩니다. 하지만, decimal은 double이나 float에 비해 메모리를 더 많이 사용하고, 연산 속도가 느릴 수 있으므로, 필요한 경우에만 사용하는 것이 좋습니다.

9.6. 산술 연산자 사용하기

다음 샘플 코드는 + 연산자를 사용하여 더한 값을 출력한 내용입니다.

코드: PlusOperator.cs

> int i = 10;
> int j = 20;
> int k = i + j;
> k
30

덧셈 연산자: +

먼저, 덧셈 연산자를 사용해보겠습니다.

코드: OperatorAdd.cs

//[?] 덧셈(+) 연산자
using System;

class OperatorAdd
{
    static void Main()
    {
        int i = 10;
        int j = 20;
        int k = i + j; // k = 10 + 20
        Console.WriteLine(k); // 30
    }
}

30

k 변수에는 i와 j 변수에 있는 값을 더한 후 그 결괏값을 저장합니다. 10과 20의 합을 더한 결괏값인 30이 k에 저장되어 출력됩니다.

뺄셈 연산자: -

이번에는 뺄셈 연산자를 사용해보겠습니다. 정수와 마찬가지로 산술 연산자는 실수도 동일하게 산술연산을 처리합니다. 실수 데이터를 저장할 수 있는 decimal 형식은 3.14M 형태처럼 M을 접미사로 붙여서 초기화 합니다.

코드: OperatorSubtract.cs

> //[?] 뺄셈(-) 연산자
> decimal i = 3.14M;
> decimal j = 3.14M;
> decimal k = i - j; // k = 3.14 + 3.14
> k
0.00

뺄셈(-) 연산자를 사용하면 정수 또는 실수 데이터 형식의 변수를 빼는 기능을 합니다. k = i - j; 코드에 의해서 i 값에서 j 값을 뺀 결괏값이 k에 담깁니다.

곱셈 연산자: *

이번에는 곱셈 연산자를 사용해보겠습니다.

코드: OperatorMultiply.cs

> //[?] 곱셈(*) 연산자
> long i = 100;
> long j = 200;
> long k = i * j; // k = 100 * 200
> k
20000

곱셈(*) 연산자는 키보드의 * 기호를 사용합니다. k = i * j; 코드에 의해서 i 값과 j 값을 곱한 결괏값이 k에 담깁니다.

* 기호는 애스터리스크라고 합니다. 다음 문서는 시간나면 한 번 읽어보고 넘어가세요.

애스터리스크

나눗셈 연산자: /

이번에는 나눗셈 연산자를 사용해보겠습니다.

코드: OperatorDivide.cs

> //[?] 나눗셈(/) 연산자
> double i = 1.5;
> double j = 0.5;
> double k = i / j; // k = 1.5 / 0.5
> k
3
> 3 / 0
(1,1): error CS0020: Division by constant zero

수학에서 사용하는 나눗셈 기호는 키보드에 없기 때문에 슬래시(/) 기호를 사용하여 나눗셈 기능을 구현합니다. k = i / j; 코드에 의해서 i 값에 j 값을 나눈 결괏값이 k에 담깁니다.

참고로, 나눗셈 연산은 0으로 나누면 에러가 발생합니다.

나머지 연산자: %

C#에서 퍼센트(%) 기호를 사용하는 나머지 연산자는 나눗셈 연산의 결과 중 몫이 아닌 나머지를 구해주는 연산자입니다.

코드: Remainder.cs

> 5 % 3
2

이번에는 나머지 연산자를 사용해보겠습니다.

코드: OperatorRemainder.cs

//[?] 나머지(%) 연산자
using System;

class OperatorRemainder
{
    static void Main()
    {
        int i = 5;
        int j = 3;
        int k = i % j; // k = 5 % 3
        Console.WriteLine(k); // 2
    }
}

2

k = i % j; 코드에 의해서 i 값에 j 값을 나눈 후 나머지 값이 k에 담깁니다.

나머지 연산자의 결괏값이 0인 경우는 나눈 수로 정확히 나누어 떨어진다는 것을 의미하여 짝수 또는 홀수 등 특정 수의 배수를 판별할 때 유용하게 사용할 수 있습니다. 예를 들어 모든 수를 2로 나누었을 때 나머지가 0이면 짝수를 의미하고 나머지가 1이면 홀수를 의미하는데 이러한 식을 구현할 때 나머지 연산자(%)가 사용됩니다.

참고로, 다음과 같은 식으로 나머지 연산자없이 나머지 값을 구할 수도 있습니다.

r = x – (x / y) * y

나머지 연산자에 대한 내용을 한번 더 살펴보겠습니다.

코드: PercentOperator.cs

> int f = 10;
. int s = 5;
. int r = f % s; // r 변수에는 (f / s) 결과의 나머지 값이 저장
. Console.WriteLine("{0} % {1} = {2}", f, s, r);
10 % 5 = 0

f % s 식에 의해서 10 % 5가 되는데 몫은 2이고 나머지는 0이 됩니다. 이 때 나머지 값인 0이 r 변수에 담깁니다.

9.6.6. 산술 연산자 전체 사용하기

간단하게 2개의 변수를 이용해서 산술 연산을 하는 프로그램을 작성해보겠습니다. 특히 나머지 값을 구해주는 % 연산자를 주의 깊게 살펴보겠습니다.

코드: OperatorArithmetic.cs

// +, -, *, /, %
using System;

class OperatorArithmetic
{
    static void Main()
    {
        int a = 5;
        int b = 3;

        Console.WriteLine(a + b); // 덧셈: 8
        Console.WriteLine(a - b); // 뺄셈: 2
        Console.WriteLine(a * b); // 곱셈: 15
        Console.WriteLine(a / b); // 몫: 1  
        Console.WriteLine(
            "{0} % {1} = {2}", a, b, (a % b)); // 나머지: 2
    }
}

8
2
15
1
5 % 3 = 2

일상적인 생활과는 달리 나머지를 구하는 % 연산자는 프로그램 코드에서는 자주 나타나는 연산자입니다.

9.7. 문자열 연결 연산자(Addition Operator)

산술 연산자 중의 하나인 +연산자는 경우에 따라 산술 연산 또는 문자열 연결 연산을 수행합니다.

`+` 연산자: 두 항이 숫자일 경우 산술(`+`) 연산 기능, 문자열일 경우 **문자열 연결** 기능

문자열 연결 연산자의 사용 예는 다음과 같습니다.

코드 예 출력 결과 참고
"Hello” + "World” "HelloWorld”
"Hi” + " ” + "everyone” "Hi everyone”
"123” + "456” "123456” 혼동할 경우가 생김
"123” + 456 "123456”
123 + 456 579 산술 연산(+)

덧셈 연산자(Addition Operator)의 추가적인 특징

덧셈 연산자인 + 연산자는 숫자 값의 데이터는 산술 연산을 하고 문자열이 포함된 연산에서는 문자열을 더하는 기능을 합니다 . 이번에는 덧셈 연산자의 여러가지 사용 방법을 알아보겠습니다.

코드: AdditionOperator.cs

//[?] 덧셈(Addtion) 연산자의 추가적인 특징
using System;

class AdditionOperator
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Hello" + "World"); // 문자열 덧셈 
        Console.WriteLine("Hi" + " " + "everyone");
        Console.WriteLine("123" + "456"); // "123456" => 숫자형 문자열은 문자열로 취급
        Console.WriteLine("123" + 456); // "123456" => 문자열과 숫자형은 문자열로 취급
        Console.WriteLine(123 + "456"); // "123456"
        Console.WriteLine(123 + 456); // 산술연산 => 숫자들끼리는 산술 연산
        Console.WriteLine("123" + true); // 123True => bool 형식과의 덧셈은 문자열 취급
        //Console.WriteLine("123" - 456); // 에러: 문자열에서 정수를 뺄 수 없음
    }
}

HelloWorld
Hi everyone
123456
123456
123456
579
123True

+ 연산자는 문자열과 문자열은 묶어줍니다. 또한 숫자 모양의 문자열과 숫자끼리는 문자열로 묶어줍니다.

참고로, 다음과 같은 뺄셈 연산은 에러가 발생합니다.

> "123" - 456
(1,1): error CS0019: Operator '-' cannot be applied to operands of type 'string' and 'int'

> "123" - 456
(1,1): error CS0019: '-' 연산자는 'string' 및 'int' 형식의 피연산자에 적용할 수 없습니다.

참고: 숫자 형식을 문자열로 변환하기

숫자 데이터 형식은 암시적으로 문자열과 덧셈 연산이 가능합니다. 다만, 암시적보다는 명시적으로 변환 후 덧셈 연산을 하는 것을 권장합니다. 다음 코드를 살펴보세요. ToString() 메서드와 Convert.ToString() 메서드를 사용하여 숫자 형식을 문자열 형식으로 변경하는 내용입니다.

코드: NumberToString.cs

> int days = 28;
> //[1] 암시적(Implicit)으로 숫자 형식을 문자열로 변환하기 
> "2월달은 " + days + "일입니다."
"2월달은 28일입니다."
> //[2] 명시적(Explicit)으로 숫자 형식을 문자열로 변환하기: 2가지 방법 
> "2월달은 " + days.ToString() + "일입니다."
"2월달은 28일입니다."
> "2월달은 " + Convert.ToString(days) + "일입니다."
"2월달은 28일입니다."

C# 프로그래밍에서 정수 나눗셈의 정밀도 문제 이해하기

이 글에서는 C#에서 정수 나눗셈을 실수형 변수에 저장할 때 발생할 수 있는 정밀도 손실 문제를 예시 코드를 통해 설명하고, 이를 해결하기 위한 방안을 제시하겠습니다.

초기 코드 분석

다음은 C# 언어로 작성된 초기 코드 예시입니다:

코드: C:\DotNet\DotNet\DotNet\09_Operator\PrecisionDemo\PrecisionDemo.cs

using System;

class PrecisionDemo
{
    static void Main()
    {
        int dividend = 3, divisor = 4;
        double quotient;
        quotient = dividend / divisor;
        Console.WriteLine("Division result: {0}", quotient);
    }
}

예상 출력 및 문제점

이 코드에서는 두 정수 dividend (피제수)와 divisor (제수)를 나누고, 그 결과를 실수형 변수 quotient (몫)에 저장합니다. 그러나 dividend / divisor는 두 변수 모두 정수형이기 때문에 정수 나눗셈이 수행됩니다. 3 / 4는 정수 결과로 0을 반환하므로, quotient에는 0.0이 저장되며, 출력 결과는 "Division result: 0.0"입니다. 이는 소수점 이하의 정밀한 결과를 얻을 수 없는 문제가 있습니다.

개선된 코드와 해결 방안

문제를 해결하기 위해서 나눗셈 연산 중 하나의 피연산자를 실수형(double)으로 캐스팅하여 실수 나눗셈으로 변경하였습니다. 개선된 코드는 다음과 같습니다:

코드: C:\DotNet\DotNet\DotNet\09_Operator\PrecisionDemo\PrecisionDemo.cs

using System;

class PrecisionDemo
{
    static void Main()
    {
        int dividend = 3, divisor = 4;
        double quotient;
        quotient = (double)dividend / divisor;  // 개선된 부분
        Console.WriteLine("Division result: {0}", quotient);
    }
}

Division result: 0.75

이 변경으로 quotient는 0.75로 계산되며, 출력 결과는 "Division result: 0.75"입니다. 이제 코드는 정수 나눗셈이 아닌 실수 나눗셈을 수행하여 소수점 이하의 값을 정확히 반영할 수 있습니다.

장 요약

이번 강의는 단항 연산자인 +, - 그리고 산술 연산자인 +, -, *, /, % 연산자에 대해 살펴보았습니다. 계속해서 추가적인 연산자들을 학습해나가겠습니다.

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