セット、キュー

Javaにおけるデータ型と例外処理

Jim White

Java Developer

Set インターフェース

Set も Collection の一種
- 重複要素を許可しない
  - 各要素の一意性を保証
- 一般に Set は無順序（インデックスなし）
List はピルケースのように各要素が特定の位置に入る
Set は袋に無作為に入っているイメージ

List は各要素が特定の位置（インデックス）に格納されるピルケースのようなもの

Set は要素が無作為・無順序に入った袋のようなもの

¹ Images courtesy Wikimedia Commons

List と Set の比較

Set を使う場面
- 要素の一意性を保証
- ルックアップが速い
  - 例: 要素が Set に含まれるかの確認
- コレクションが大きいほどメモリ効率が良い
- キャッシュのメンバーシップ判定に有効
  - 例: 文書内のユニークな単語の抽出

List と Set の比較

List を使う場面
- 要素の順序を保持し、重複を許可
- 位置指定アクセスで高性能
- インデックスによる追加・削除が高速
- 要素順序が重要な場合に有効
  - 例: 手順の管理、プレイリスト

Set の実装

Set には多くの実装
- HashSet は代表的
HashSet
- 無順序の要素の袋
- 挿入・削除・検索が他の Set より高速
- 一般に他の Set よりメモリ消費が多い
- null を1つだけ格納可能

HashSet は無順序で null を1つ許可

HashSet の作成

ジェネリックのパラメータ化コンストラクタで HashSet を作成
```
HashSet<String> set = new HashSet<String>();
```
HashSet は java.util パッケージにあります
- import が必要
- import java.util.HashSet

HashSet のメソッド

追加・削除は .add() と .remove()
置換は .remove() 後に .add()
既存確認は .contains()
重複は無視される
null を許可
順序は保証されない

set.add("France");
set.add("Japan");
set.add("Brazil");
set.add("Egypt");
set.add(null); // null is allowed
set.remove("Brazil");

boolean z =
  set.contains("France"); // z is true
set.add("Japan"); // Ignored
System.out.println(set);

[null, Japan, Egypt, France]

Queue インターフェース

Queue は先入れ先出し（FIFO）のデータ構造
- 最初に追加された要素が最初に削除される
- チケット売り場の列のようなもの
- 先頭（head）と末尾（tail）がある

先頭（開始）と末尾（終了）が示されたキューの図

Queue には複数の実装
- 動作や操作は類似

ArrayBlockingQueue

代表的な Queue 実装
- 内部は配列
注意: ArrayBlockingQueue は java.util.concurrent パッケージ
- java.util ではない

ArrayBlockingQueue の作成

ジェネリックのパラメータ化コンストラクタで ArrayBlockingQueue を作成
- 容量（要素数の上限）をコンストラクタで指定

import java.util.concurrent;  // クラス先頭に記述

// 4 個の String を保存可能なキュー
ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<String>(4);

ArrayBlockingQueue のメソッド

末尾に追加: .add(object) または .offer(object)
- 容量超過時、.add(object) は例外を送出
- 容量超過時、.offer(object) は無視

ArrayBlockingQueue<String> queue 
    = new ArrayBlockingQueue<String>(4);
queue.offer("France");
queue.offer("Japan");
queue.offer("Brazil");
queue.offer("Egypt");
queue.offer("China"); // Ignores China

// Causes IllegalStateException
// queue.add("China");

System.out.println(queue);

[France, Japan, Brazil, Egypt]

ArrayBlockingQueue のメソッド

先頭から削除: .remove() または .poll()
- 空のとき .remove() は例外を送出
- 空のとき .poll() は null を返す
null は不許可

ArrayBlockingQueue<String> queue 
    = new ArrayBlockingQueue<String>(4);
String x = queue.poll(); // x is null
// Causes NoSuchElementException
// String y = queue.remove();

queue.offer("France");
String next = queue.poll();
System.out.println(next);

France

Ayo berlatih!

Javaにおけるデータ型と例外処理