Java データ構造

1. Java データ構造

データ構造とは、データを効率的に利用できるように保存・整理するための手法です。

配列（Array）はデータ構造の一種であり、単一の変数に複数の要素を格納することができます。Javaでは、java.utilパッケージの中に他にも多くのデータ構造が用意されており、それぞれ異なるデータ操作に適しています。

代表的なものとして、以下が挙げられます：

• ArrayList
• HashSet
• HashMap

ヒント: データ構造は「高機能な配列」のようなものです。配列よりも柔軟性が高く、豊富な機能を備えています。

これらについて詳しく掘り下げる前に、まずはそれぞれの概要について簡単に紹介します。

2. ArrayList

ArrayListは、必要に応じてサイズを変更できる「可変長配列」です。
要素を格納し、インデックス（添字）を使用してアクセスすることができます。

2.1 実装コード例

// ArrayListクラスをインポート
import java.util.ArrayList;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> cars = new ArrayList<String>();
    cars.add("Volvo");
    cars.add("BMW");
    cars.add("Ford");
    cars.add("Mazda");
    System.out.println(cars);
  }
}

3. HashSet

HashSetは、すべての要素がユニーク（一意）であるコレクションです。重複した要素を格納することはできません。

3.1 実装コード例

// HashSetクラスをインポート
import java.util.HashSet;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    HashSet<String> cars = new HashSet<String>();
    cars.add("Volvo");
    cars.add("BMW");
    cars.add("Ford");
    cars.add("BMW");  // 重複データ
    cars.add("Mazda");
    System.out.println(cars);
  }
}

注意: 上記の例では "BMW" を2回追加していますが、セット内のすべての要素は一意でなければならないため、出力結果には1回しか表示されません。

4. HashMap

HashMapは、キーと値のペア（key-value pairs）でデータを保存します。名前やIDなどの「キー」を使って特定の値を素早く検索したい場合に非常に便利です。

4.1 実装コード例

// HashMapクラスをインポート
import java.util.HashMap;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // capitalCitiesという名前のHashMapオブジェクトを作成
    HashMap<String, String> capitalCities = new HashMap<String, String>();

    // キーと値（国, 都市）を追加
    capitalCities.put("England", "London");
    capitalCities.put("Germany", "Berlin");
    capitalCities.put("Norway", "Oslo");
    capitalCities.put("USA", "Washington DC");
    System.out.println(capitalCities);
  }
}

5. データ構造の概要比較

6. イテレータ (Iterators)

データ構造を学習する際、よく耳にするのがイテレータ（Iterator）です。
イテレータは、データ構造内の要素を順番にループ処理するための仕組みです。英語の「Iterating」は技術用語で「反復処理（ループ処理）」を意味するため、このように呼ばれます。

6.1 ArrayListでイテレータを使用する例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // String型のArrayListを作成
    ArrayList<String> cars = new ArrayList<String>();
    cars.add("Volvo");
    cars.add("BMW");
    cars.add("Ford");
    cars.add("Mazda");

    // ArrayListのイテレータを取得
    Iterator<String> it = cars.iterator();

    // hasNext()とnext()を使用してリストを反復処理
    while(it.hasNext()) {
      System.out.println(it.next());
    }
  }
}