Java レビューのコレクションに基づく概要の概要

著者：Eve Cole 更新時間：2024-11-18 12:48:01

Java のコレクションは主に 2 つの部分に分かれており、1 つは java.util パッケージにあり、もう 1 つは java.util.concurrent にあります。後者は前者に基づいており、同期関数を実装するいくつかのコレクションを定義します。

この記事では主に、java.util のさまざまなコレクションオブジェクトに焦点を当てます。 Java のコレクションオブジェクトは、List、Set、Map の 3 つのカテゴリに大別できます。対応する UML 図は次のとおりです (java.util 下のほとんどのコレクションオブジェクトを含みます)。

コレクション概要

Java コレクションの List と Set はどちらも Collection から取得されており、コレクションで通常必要となる操作が含まれています。

要素の追加: add/addAll
コレクションをクリアします: クリア
要素の削除:remove/removeAll
コレクションに要素が含まれているかどうかを判断します: contains/containsAll
コレクションが空かどうかを判断します: isEmpty
コレクション内の要素の数を計算します: サイズ
コレクションを配列に変換します: toArray
イテレータの取得: イテレータ

簡単な例を見てみましょう。次のコードは、要素がランダムに生成された整数であるコレクションを返します。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的コレクション initCollection()
{
Collection<Integer> コレクション = new ArrayList<Integer>();
ランダム r = 新しいランダム();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
collection.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}

返却コレクション。
}

コレクションを操作するプロセスでは、トラバーサルが頻繁に使用される操作です。次の 2 つの方法でコレクションをトラバースできます。

1)イテレータを使用してコレクションを走査します。上で Collection インターフェイスを説明したときに述べたように、すべてのコレクションには、コレクションを走査するために使用できるイテレータがあります。

次のようにコードをコピーします。

private static void accessCollectionByIterator(Collection<Integer> コレクション)
{
Iterator<Integer> iterator = collection.iterator();
System.out.println("リスト内の値:");
while(iterator.hasNext())
{
System.out.println(iterator.next());
}
}

2) foreach を使用してコレクションを走査します。

次のようにコードをコピーします。

private static void accessCollectionByFor(Collection<Integer> コレクション)
{
System.out.println("リスト内の値:");
for(整数値:コレクション)
{
System.out.println(値);
}
}

リスト

Java のリストは配列の効果的な拡張であり、ジェネリックスが使用されない場合は、任意の型の要素を保持できる構造です。ジェネリックスが使用されている場合は、ジェネリックスで指定された型の要素のみを保持できます。配列と比較して、List は動的に容量を拡張できます。

リスト内の要素は繰り返すことができ、内部の要素は「順序付け」されています。ここでの「順序付け」は並べ替えを意味するのではなく、コレクション内の要素の位置を指定できることを意味します。

List で一般的に使用されるコレクションオブジェクトには、ArrayList、Vector、LinkedList が含まれます。前者の 2 つは配列に基づいて格納され、後者はリンクリストに基づいて格納されます。このうち、Vector はスレッドセーフですが、他の 2 つはスレッドセーフではありません。

ジェネリックが使用されている場合でも、リストには null を含めることができます。

ArrayList は、最も一般的に使用されるコレクションオブジェクトである可能性があります。上記のコード例では、Collection オブジェクトのインスタンス化にも使用されているため、ここでは詳しく説明しません。
ベクター

Vector の例は次のとおりです。まず、Vector を生成して出力する方法を説明します。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的無効ベクトルTest1()
{
List<Integer> list = new Vector<Integer>();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
list.add(新しい整数(100));
}
list.add(null);
System.out.println("ベクトルのサイズは " + list.size());
System.out.println(リスト);
}

その要素には、繰り返し要素と null の両方が含まれます。出力結果は次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

ベクトルのサイズは6です
[100、100、100、100、100、null]

次の例は、Vector のいくつかの一般的なメソッドを示しています。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的無効ベクトルTest2()
{
Vector<Integer> リスト = new Vector<Integer>();
ランダム r = 新しいランダム();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
System.out.println("ベクトルのサイズは " + list.size());
System.out.println(リスト);
System.out.println(list.firstElement());
System.out.println(list.lastElement());
System.out.println(list.subList(3, 8));
List<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
for(int i = 4; i < 7; i++)
{
temp.add(list.get(i));
}
list.retainAll(一時);
System.out.println("ベクトルのサイズは " + list.size());
System.out.println(リスト);
}

その出力は次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

ベクトルのサイズは10です
[39、41、20、9、29、32、54、12、94、82]

[9、29、32、54、12]
ベクトルのサイズは3です
[29、32、54]

リンクリスト

LinkedList はリンクリストを使用してデータを保存します。そのサンプルコードは次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

リンクリストの例
プライベート静的 void linkedListTest1()
{
LinkedList<Integer> リスト = new LinkedList<Integer>();
ランダム r = 新しいランダム();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
list.add(null);
System.out.println("リンクされたリストのサイズは " + list.size());
System.out.println(リスト);
System.out.println(list.element());
System.out.println(list.getFirst());
System.out.println(list.getLast());
System.out.println(list.peek());
System.out.println(list.peekFirst());
System.out.println(list.peekLast());
System.out.println(list.poll());
System.out.println(list.pollFirst());
System.out.println(list.pollLast());
System.out.println(list.pop());
list.push(新しい整数(100));
System.out.println("リンクされたリストのサイズは " + list.size());
System.out.println(リスト);
}

LinkedList の一般的に使用されるメソッドを次に示します。メソッド名からわかるように、LinkedList はスタックとキューの実装にも使用できます。

出力は次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

リンクリストのサイズは11です
[17、21、5、84、19、57、68、26、27、47、null]

ヌル

リンクリストのサイズは8です
[100、84、19、57、68、26、27、47]

セット

Set は List に似ており、どちらも単一の要素を格納するために使用され、個々の要素の数は不確かです。ただし、Set に重複した要素を含めることはできません。2 つの同一の要素が Set に挿入された場合、後者の要素は挿入されません。

Set は unsorted Set とsorted Set の 2 つに大別できます。Unsorted Set には HashSet と LinkedHashSet が含まれ、sorted Set は主に TreeSet を指します。このうち、HashSet と LinkedHashSet には null を含めることができます。
ハッシュセット

HashSet は、スレッドセーフではないハッシュテーブルによってサポートされるコレクションです。

次の例を見てみましょう。これは、Vector を使用した最初の例と基本的に同じです。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的 void hashSetTest1()
{
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();

for (int i = 0; i < 3; i++)
{
set.add(新しい整数(100));
}
set.add(null);

System.out.println("セットのサイズは " + set.size());
System.out.println(set);
}

ここで、HashSet には繰り返し要素と null の両方が含まれます。Vector とは異なり、出力は次のようになります。

次のようにコードをコピーします。

セットのサイズは2です
[ヌル、100]

HashSet が 2 つの要素が重複しているかどうかをどのように判断するかを詳しく見てみましょう。 HashSet 内の要素については、equals メソッドに基づいて要素が等しいかどうかを判断します。これを証明するために、「異常な」型を定義できます。

次のようにコードをコピーします。

MyInteger オブジェクトを定義する

クラスMyInteger
{
プライベート整数値。

public MyInteger(整数値)
{
this.value = 値;
}

パブリック String toString()
{
戻り値 String.valueOf(value);
}

public int hashCode()
{
1 を返します。
}

public booleanquals(Object obj)
{
true を返します。
}
}

MyInteger については、任意の 2 つのインスタンスについて、それが等しくないものとみなされることがわかります。

対応するテスト方法は次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的 void hashSetTest2()
{
Set<MyInteger> set = new HashSet<MyInteger>();

for (int i = 0; i < 3; i++)
{
set.add(new MyInteger(100));
}

System.out.println("セットのサイズは " + set.size());
System.out.println(set);
}

その出力は次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

セットのサイズは3です
[100、100、100]

ご覧のとおり、HashSet には「重複」要素がありますが、MyInteger の場合、それらは「同じ」ではありません。
ツリーセット

TreeSet は並べ替えをサポートする Set であり、その親インターフェイスは SortedSet です。

まず、TreeSet の基本的な操作を見てみましょう。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的無効ツリーSetTest1()
{
TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();

ランダム r = 新しいランダム();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
set.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}

System.out.println(set);
System.out.println(set.first());
System.out.println(set.last());
System.out.println(set.descendingSet());
System.out.println(set.headSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.tailSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.subSet(30, 60));
System.out.println(set.floor(50));
System.out.println(set.ceiling(50));
}

その出力は次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

[8、42、48、49、53]

[53、49、48、42、8]
[8、42、48、49]
[53]
[42、48、49、53]

通常、TreeSet の要素は Comparable インターフェイスを実装します。Integer の場合、SortedList は昇順で格納されます。降順で格納するなど、Compare メソッドをカスタマイズすることもできます。

次に、最初に Integer を再定義します。

次のようにコードをコピーします。

MyInteger2 オブジェクトを定義する
クラス MyInteger2 は Comparable を実装します
{
パブリック int 値。

public MyInteger2(int 値)
{
this.value = 値;
}

public int CompareTo(オブジェクト arg0)
{
MyInteger2 temp = (MyInteger2)arg0;
if (temp == null) は -1 を返します。
if (temp.value > this.value)
{
1 を返します。
}
else if (temp.value < this.value)
{
-1 を返します。
}
0を返します。
}

public booleanquals(Object obj)
{
戻り値比較(obj) == 0;
}

パブリック String toString()
{
戻り値 String.valueOf(value);
}
}

テストコードは次のとおりです。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的無効ツリーSetTest2()
{
TreeSet<Integer> set1 = new TreeSet<Integer>();
TreeSet<MyInteger2> set2 = new TreeSet<MyInteger2>();
ランダム r = 新しいランダム();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
int 値 = r.nextInt(100);
set1.add(新しい整数(値));
set2.add(new MyInteger2(value));
}
System.out.println("1 を以下のように設定します:");
System.out.println(set1);
System.out.println("2 を以下のように設定します:");
System.out.println(set2);
}

コードを実行した結果は、以下に示すように予想どおりになります。

次のようにコードをコピーします。

以下のように Set1:
[13、41、42、45、61]
以下のように Set2:
[61、45、42、41、13]

地図

Map には「キーと値のペア」が格納されます。Set と同様に、Java には 2 つのタイプの Map があり、ソートされていないものには HashMap、Hashtable、LinkedHashMap が含まれ、ソート済みには TreeMap が含まれます。
未分類の地図

HashMap と Hashtable は両方ともハッシュテーブルの形式で保存されます。HashMap はスレッドセーフではありませんが、HashMap は Hashtable の「簡易」バージョンとみなすことができます。

HashMap は、Key または Value に関係なく null を格納できます。ハッシュテーブルには null を格納できません。

HashMap または Hashtable に関係なく、そのコンストラクターを観察すると、initialCapacity とloadFactor の 2 つのパラメーターを持つことができます。デフォルトでは、initialCapacity は 16、loadFactor は 0.75 に等しいことがわかります。これは、ハッシュテーブルに格納できる要素の数に関連しており、要素の数がinitialCapacity*loadFactorを超えると、ハッシュテーブルを拡張するために再ハッシュメソッドがトリガーされます。挿入する要素が多すぎる場合は、これら 2 つのパラメータを適切に調整する必要があります。

まずは HashMap の例を見てみましょう。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的 void hashMapTest1()
{
Map<Integer,String> マップ = new HashMap<Integer, String>();

map.put(new Integer(1), "a");
map.put(new Integer(2), "b");
map.put(new Integer(3), "c");

System.out.println(マップ);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}

これにより、以下に示すように、HashMap に要素情報が出力されます。

次のようにコードをコピーします。

{1=a、2=b、3=c}
[1=a、2=b、3=c]
[1、2、3]
[a、b、c]

次の例は null を示しています。

次のようにコードをコピーします。

プライベート静的 void hashMapTest2()
{
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer, String>();

マップ.put(null, null);
マップ.put(null, null);
map.put(new Integer(4), null);
map.put(new Integer(5), null);

System.out.println(マップ);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}

実行結果は以下の通りです。

次のようにコードをコピーします。

{null=null、4=null、5=null}
[ヌル=ヌル、4=ヌル、5=ヌル]
[ヌル、4、5]
[ヌル、ヌル、ヌル]

次に、Hashtable を示します。これは基本的に上の 2 つの例と同じです (コードは展開されません)。

次のようにコードをコピーします。

ハッシュテーブルの例
プライベート静的 void hashTableTest1()
{
Map<Integer,String> テーブル = new Hashtable<Integer, String>();

table.put(new Integer(1), "a");
table.put(new Integer(2), "b");
table.put(new Integer(3), "c");

System.out.println(テーブル);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}

プライベート静的 void hashTableTest2()
{
Map<Integer,String> テーブル = new Hashtable<Integer, String>();

table.put(null, null);
table.put(null, null);
table.put(new Integer(4), null);
table.put(new Integer(5), null);

System.out.println(テーブル);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}

実行結果は以下の通りです。

次のようにコードをコピーします。

{3=c、2=b、1=a}
[3=c、2=b、1=a]
[3、2、1]
[c、b、a]
スレッド「メイン」での例外 java.lang.NullPointerException
java.util.Hashtable.put で (ソース不明)
サンプル.コレクション.MapSample.hashTableTest2(MapSample.java:61) で
サンプル.コレクション.MapSample.main(MapSample.java:11) で

ハッシュテーブルに null を挿入しようとすると、null ポインタ例外が報告されることがはっきりとわかります。
ソートマップ

ソートマップは主に TreeMap を指します。TreeMap は、要素の追加、削除、検索時に O(log(n)) の時間計算量を持ちます。スレッドセーフではありません。

その特性は TreeSet と非常に似ているため、ここでは詳しく説明しません。