[Java] Collection

Java

[Java] Collection

wwxs 2024. 9. 12. 16:51

자바 컬렉션 프레임워크

데이터를 저장하고 처리하는 자료구조의 표준화된 설계

컬렉션 프레임워크 사용 방법

데이터의 특성에 맞는 클래스 선택
데이터의 중복에 대한 필요성, 순서 유지에 대한 필요성 점검
키-값 쌍 데이터의 필요성

컬렉션 프레임워크의 주요 인터페이스

1. Collection

자바 컬렉션 프레임워크의 상위 인터페이스, 데이터의 집합을 다룸

2. List

데이터의 순서를 유지, 중복 허용 (ArrayList, LinkedList 등)

List 인터페이스

데이터를 순차적으로 저장하고 접근하는데 사용하는 메서드를 정의
데이터의 중복 저장을 허용, 저장된 순서에 따라 데이터를 관리

List의 특징

요소의 인덱스를 통한 정확한 위치 지정
요소의 중복 허용
다양한 구현체를 통해 사용 가능

List 인터페이스 구현 클래스

ArrayList: 내부적으로 배열을 사용하여 데이터를 관리
- 1. 동적 크기를 조절
  - 요소가 추가되거나 제거될 때 자동으로 크기를 조절
- 2. 인덱스 기반 접근
  - 특정 위치의 데이터를 빠르게 읽거나 수정 가능
  - 중간에 데이터를 삽입하거나 삭제하는 작업은 비교적 느림
- 3. 순차적인 데이터 저장, 중복 데이터 허용
- 4. 널(Null) 값을 허용
데이터를 빠르게 조회할 때 사용 (데이터의 삽입, 삭제 제외)
null 값을 허용, null 값이 허용될 수 있는 상황에서는 null 체크를 항상

LinkedList

내부적으로 이중 연결 리스트를 사용하여 데이터를 관리
- 1. 동적 크기 조절
  - 자동으로 크기 조절
- 2. 데이터 삽입 / 삭제 호출
  - 특정 위치에서의 요소 추가 / 삭제가 빠름
  - 특정 위치의 요소에 접근하는 것은 리스트를 순회해야 하기 때문에 속도가 비교적 느림
- 3. 널(Null) 값을 허용, null 값이 허용될 수 있는 상황에서는 null 체크를 항상 동반

(List 인터페이스의 주요 메서드와 사용 예제)

		== List 인터페이스의 주요 메서드 ==
		 - add(E e) : 리스트의 끝에 요소를 추가
		 - add(int index, E e) : 지정된 위치에 요소를 추가
		 - get(int index) : 저장된 위치의 요소를 반환
		 - remove(int index) : 지정된 위치의 요소를 제거하고, 그 요소를 반환
		 - size() : 리스트의 크기(요소의 수)를 반환
		 - clear() : 리스트의  모든 요소를 제거
		 - indexof(Object o) : 지정된 요소가 처음으로 나타나는 위치의 인덱스를 반환
		 - contains(Object o) : 리스트가 특정 요소를 포함하는지 여부를 반환
		 - set(int index, E e) : 지정된 위치에 주어진 요소를 저장, 이전에 있던 요소를 반환

// 1. ArrayList 사용 예시
		System.out.println("=== ArrayList ===");
		
		// - new 생성자를 사용하여 ArrayList 객체를 생성
		// >> 일반 데이터 타입X, 클래스 객체 데이터 타입
		// EX) String, Number, Boolean 등
		
		// 컬렉션명 <객체데이터타입> 변수명 = new 컬렉션명<>();
		ArrayList<String> strArray = new ArrayList<String>();
		
		System.out.println(strArray.size());  // 0
		
		strArray.add("JAVA");
		strArray.add("PYTHON");
		strArray.add("JS");
		strArray.add("TS");
		System.out.println(strArray.size());  // 4
		System.out.println(strArray);	// [JAVA, PYTHON, JS, TS]
		
		strArray.add(1, "REACT");
		System.out.println(strArray);	// [JAVA, REACT, PYTHON, JS, TS]
		
		String element = strArray.get(1);
		System.out.println(element);	// REACT
		
		System.out.println(strArray.remove(1));	// REACT
		System.out.println(strArray);	// [JAVA, PYTHON, JS, TS]
			
		System.out.println(strArray.set(1, "C++"));	// PYTHON
		System.out.println(strArray);	// [JAVA, C++, JS, TS]
		
		
		// 2. LinkedList 사용 예시
		System.out.println("=== LinkedList ===");
		LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
		
		linkedList.add("Apple");
		linkedList.add("Banana");
		linkedList.add("Orange");
		
		System.out.println(linkedList);	// [Apple, Banana, Orange]
		
		linkedList.add(1, "Mango");
		System.out.println(linkedList);	// [Apple, Mango, Banana, Orange]
		
		String fruitElement = linkedList.get(2);
		System.out.println(fruitElement); 	// Banana
		
		String isFruits1 = "Orange";
		String isFruits2 = "Strawberry";
		
		System.out.println(linkedList.contains(isFruits1));	// true
		System.out.println(linkedList.contains(isFruits2));	// false
		
		linkedList.clear();
		System.out.println(linkedList);	// []

List 컬렉션 프레임워크 사용 시 유의 사항

get, remove, set 메서드(인덱스 번호를 사용하는 메서드) 사용 시 인덱스 번호가 유효한지 검사

ArrayList VS LinkedList

1. 정의 & 특징

(1) ArrayList

내부적으로 배열을 사용하여 요소를 저장
요소를 읽는 것 빠름 / 요소를 추가, 삭제 하는 것은 느림

(2) LinkedList

내부적으로 이중 연결 배열을 사용하여 요소를 저장
요소를 추가하거나 삭제하는 것 빠름 / 요소를 읽는 것은 느림

2. 저장 구조

(1) ArrayList

요소의 추가 및 삭제 시 요소를 이동시켜야 함
인덱스를 통한 접근은 빠르다

(2) LinkedList

옆의 요소와 연결만 변경하면 추가, 삭제가 가능
처음부터 요소를 순회해야해서 느리다

3. set

데이터의 순서를 유지 X, 중복 허용 X (HashSet, TreeSet 등)

Set 인터페이스

중복된 요소를 포함하지 않는 객체의 집합
객체의 저장 순서를 저장하지 X (삽입 순서 유지 X)
null 요소 포함 가능

Set 컬렉션 종류

1. HashSet

가장 많이 사용되는 Set 구현체, 빠른 성능을 제공
삽입 순서나 요소의 정렬 상태를 보장 X

2. LinkedHashSet

HashSet 에서 순서를 추가한 형태
요소를 삽입 순서대로 유지

3. TreeSet

요소의 순서가 중요하거나 요소를 정렬된 상태로 유지해야 할 때 사용
자동 정렬

(Set 인터페이스의 주요 메서드와 사용 예제)

// Set 컬렉션의 주요 메서드
// add, remove, contains, size
// isEmpty: Set이 비워져 있는지 확인

// == HashSet 클래스 선언 방법 ==
// Set<E> set명 = new HashSet<E>();

public class D_Set {
	public static void main(String[] args) {

		Set<String> set = new HashSet<String>();

		set.add("자바");
		set.add("파이썬");
		set.add("C++");
		set.add("자바스크립트");
		
		System.out.println(set);	// [C++, 파이썬, 자바, 자바스크립트]
		
		set.remove("자바");
		System.out.println(set);	// [C++, 파이썬, 자바스크립트]
		
		set.add("C++");
		System.out.println(set);	// [C++, 파이썬, 자바스크립트]
		
		System.out.println(set.size());  // 3
		
		System.out.println(set.contains("자바스크립트"));	// true
		
		set.clear();
		System.out.println(set.size());	// 0
		System.out.println(set.isEmpty());	// true
		
	}
}

4. Map

키-값 쌍으로 이루어진 데이터를 다룸, 키는 중복 허용 X, 값은 중복 허용 O (HashMap, TreeMap 등)

Map 인터페이스

키(key)와 값(value)의 쌍으로 요소를 저장하는 데이터 구조
키는 고유한 데이터(하나의 값)를 가짐

Map의 주요 특징

키의 유일성
값의 중복성
순서 보장 X (LinkedHashMap은 순서 보장 O)

1. HashMap

해시 테이블을 사용하여 키-값 쌍을 저장
순서 유지 X (작업 시간 빠름)
null 허용(키, 값 모두 허용)

2. LinkedHashMap

삽입 순서를 유지
삽입 순서가 중요하고 빠른 검색이 필요할 때 주로 사용

3. TreeMap

키-값 쌍을 트리에 저장, 키에 따라 정렬
키에 null 값 허용

(Map 인터페이스의 주요 메서드와 사용 예제)

// Map 인터페이스 메서드
		
// put(K key, V value) : 키와 값을 Map에 추가
// get(Object key) : 지정된 키에 매핑된 '값'을 반환
// remove(Object key) : 주어진 키와 연관된 키-값 쌍 삭제(반환)
// containsKey(Object key) : 주어진 키가 Map에 있는지 확인하여 boolean으로 반환
// keySet() : Map의 키 셋을 반환
// values() : Map의 값 컬렉션을 반환
// entrySet() : Map의 키-값 쌍을 나타내는 Set을 반환

public class E_Map {
	public static void main(String[] args) {
   		 Map<String, Integer> students = new HashMap<String, Integer>();
		// 이름(키), 나이(값)
		
		students.put("홍동현", 25);
		students.put("홍길동", 30);
		students.put("김재혁", 22);
		
		System.out.println(students);	// {김재혁=22, 홍동현=25, 홍길동=30}
		
		System.out.println(students.get("홍길동"));	// 30
		
		students.remove("홍동현");
		System.out.println(students);	// {김재혁=22, 홍길동=30}
		
		System.out.println(students.containsKey("홍길동"));	// true
		System.out.println(students.containsKey("최영재"));	// false
		
		System.out.println(students.size());	// 2
		
		System.out.println(students.keySet());	// [김재혁, 홍길동]
		System.out.println(students.values());	// [22, 30]

	}
}