[JAVA] 컬렉션(Collection) 프레임워크

• 자바에서 자료구조를 편하게 관리 및 조작하기 위해 제공해주는 인터페이스
• 구조 (- : 연관관계)

  

• Collection은 value를 나열하며, Map은 key-value 쌍으로 이루어져 있습니다.
• Collection과 Map 모두 참조 자료형(객체)만 저장하고 이용할 수 있습니다. 기본 자료형의 경우 Wrapper Class를 활용하여 사용합니다.기본 자료형 (pirmitive type)
  • 문자형 : char
  • 정수형 : byte, short, int, long
  • 실수형 : float, double
  • 논리형 : boolean
  Wrapper Class로 기본 자료형을 참조 자료형의 형태로 변환
  • 문자형 : Character(특수)
  • 정수형 : Byte, Short, Integer(특수), Long
  • 실수형 : Float, Double
  • 논리형 : Boolean

 

List

• 특징
  • 데이터 중복 가능
  • 순서 유지
  • 인덱스 활용 가능
• 종류
  • ArrayList
  • Vector
  • LinkedList

 

ArrayList

• List의 구현 클래스
• 특징
  • 인덱스 활용 (객체는 인덱스로 관리)
  • 동적 크기 (vs 배열, 크기를 지정하여 생성하기 때문에 고정적)
    • 단점 : 시간소요 → 저장공간 부족으로 인해 ArrayList의 용량을 늘리는 경우에 확장된 ArrayList를 새로 생성하고 원래의 값들을 복사한다. 기존 ArrayList는 GC(가비지 컬렉터)에 의해 지워진다.
  • 동기화 x (multi-thread 환경에 부적합)
• 예제

  import java.util.ArrayList;
  import java.util.List;
  
  public class ListExample {
      public static void main(String[] args) {
          List<Integer> list = new ArrayList<>();
          ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
          ArrayList<Integer> arrayListFixedSize = new ArrayList<>(5); // 크기 고정(배열)
          ArrayList<> arrayList1 = new ArrayList<Integer>(); // 오류1
          ArrayList<int> arrayList2 = new ArrayList<int>(); // 오류2
  
      }
  }

  • 오류1 : 선언시 객체 타입을 명시해야 합니다.
  • 오류2 : 기본 자료형을 사용할 수 없습니다.

    -------------확장 for문-------------
    1
    3
    2
    4
    1
    5
    -------------정수 예제-------------
    인덱스 [0]의 값 1
    인덱스 [1]의 값 3
    인덱스 [2]의 값 1
    인덱스 [3]의 값 5
    -------------String 예제-------------
    인덱스 [0]의 값 b
    인덱스 [1]의 값 c
    인덱스 [2]의 값 c

  • import java.util.ArrayList; public class ListExample { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>(); arrayList.add(1); arrayList.add(3); arrayList.add(2); arrayList.add(4); arrayList.add(1); arrayList.add(5); System.out.println("-------------확장 for문-------------"); for (int data : arrayList) { System.out.println(data); } arrayList.remove((Integer) 4); // 2)방법 arrayList.remove(2); // 1)방법 System.out.println("-------------정수 예제-------------"); for (int index = 0; index < arrayList.size(); index++) { System.out.println("인덱스 [" + index + "]의 값 " + arrayList.get(index)); } System.out.println("-------------String 예제-------------"); ArrayList<String> stringArrayList = new ArrayList<>(); stringArrayList.add("a"); stringArrayList.add("c"); stringArrayList.add("b"); stringArrayList.add("c"); stringArrayList.add("c"); stringArrayList.remove("c"); // 2)방법 stringArrayList.remove(0); // 1)방법 for (int index = 0; index < stringArrayList.size(); index++) { System.out.println("인덱스 [" + index + "]의 값 " + stringArrayList.get(index)); } } }
  • 확장 for문 : 데이터를 앞에서 부터 순차적으로 탐색합니다.
    • int, Integer 등 기본 자료형, 참조 자료형 모두 사용 가능합니다.
  • remove() : 데이터를 삭제하는 ArrayList 메서드
    • 1) index를 활용한 삭제
    • 2) Object 값을 활용한 삭제

 

Vector

• ArrayList와 동일한 구조이지만, 멀티 쓰레드 환경에서 동기화 문제를 해결한다.
  • synchronized 를 포함한 메서드로 구현되어 있기 때문에 두 개 이상의 쓰레드에서 같은 메서드를 실행할 때, 하나의 쓰레드에서 사용을 마친 뒤 다른 쓰레드에서 사용할 수 있게 된다.
• Stack
  • FILO (선입후출, First In Last Out)의 자료구조
  • 자바에서는 Vector를 상속받는다.
  • 예제

    import java.util.Stack;
    import java.util.Vector;
    
    public class VectorExample {
        public static void main(String[] args) {
            Stack<Integer> stack = new Stack<>();
            Vector<Integer> v = new Stack<>();
    
            stack.add(1);
            stack.add(2);
            stack.add(3);
            stack.add(4);
    
            while (!stack.isEmpty()) {
                System.out.println(stack.pop());
            }
        }
    }

    4
    3
    2
    1

 

LinkedList

• List 구현 클래스
• 구조

  

• 특징
  • 각 인접하는 노드에 의해 관리
  • 동적 크기
  • 특히, 자바에서는 Queue의 구현에 많이 사용된다.
• 예제

  import java.util.LinkedList;
  import java.util.List;
  import java.util.Queue;
  
  public class LinkedListExample {
      public static void main(String[] args) {
          List<Integer> list = new LinkedList<>();
          LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
          Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
  
          list.add(1);
          list.add(2);
          // list.offer(3); //오류
  
          System.out.println("-------------List-----------");
          for (int num : list) {
              System.out.println(num);
          }
  
          linkedList.add(1);
          linkedList.add(2);
          linkedList.offer(3);
          linkedList.poll();
          linkedList.remove();
          System.out.println("-------------LinkedList-----------");
          for (int num : linkedList) {
              System.out.println(num);
          }
  
          queue.add(1);
          queue.add(2);
          queue.offer(3);
          queue.poll();
          queue.remove();
  
          System.out.println("-------------Queue-----------");
          for (int num : queue) {
              System.out.println(num);
          }
      }
  }

  -------------List-----------
  1
  2
  -------------LinkedList-----------
  3
  -------------Queue-----------
  3

  • List로 선언시, offer(), poll(), peek() 등의 메서드를 사용할 수 없습니다. 즉, LinkedList 만의 메서드가 있습니다.<메서드 차이점> : 위의 메서드는 null에 대해서 boolean 값으로 처리하지만, 기존의 add(), remove()는 예외 처리를 합니다.
• ArrayList vs LinkedList 의 메서드 시간복잡도

  

 

Set

• 특징
  • 순서 x
  • 중복 x
  • 인덱스 x
  • 즉, 유일한 값을 갖는 데이터의 집합체
• 종류
  • HashSet
  • TreeSet
  • LinkedHashSet

HashSet

• 특징
  • Set의 구현체
  • HashTable에 자료 저장
  • 성능 우선
• 예제

  package set;
  
  import java.util.HashSet;
  import java.util.Iterator;
  
  public class HashSetExample {
      public static void main(String[] args) {
          HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<>();
          hashSet.add(0);
          hashSet.add(4);
          hashSet.add(5);
          hashSet.add(5);
          hashSet.add(2);
          hashSet.add(1);
          hashSet.add(3);
  
          Iterator<Integer> it = hashSet.iterator();
          while (it.hasNext()) {
              System.out.println(it.next());
          }
      }
  }

  0
  1
  2
  3
  4
  5

  • 중복된 값을 넣어도 오류는 발생하지 않지만, 하나의 데이터만 저장된 모습을 볼 수 있습니다.
  • iterator를 활용하고 hasNext() : boolean과 next() : Object를 사용합니다.

    존재
    존재 x

  • //... HashSet<String> stringHashSet = new HashSet<>(); stringHashSet.add("a"); stringHashSet.add("b"); if (stringHashSet.contains("a")) { System.out.println("존재"); } if (!stringHashSet.contains("c")) { System.out.println("존재 x"); } //...
  • 데이터의 존재 유무를 확인할 때 유용하다. ⇒ 시간복잡도 O(1)

 

TreeSet

• 특징
  • Set은 순서가 유지가 되지 않지만, TreeSet의 값은 내부 정렬 알고리즘으로 인해 정렬됩니다.
    • red-black tree 타입으로 값이 저장 (레드-블랙 트리 참조)
  • HashSet 보다 성능은 좋지 않습니다.
• 예제

  import java.util.Iterator;
  import java.util.TreeSet;
  
  public class TreeSetExample {
      public static void main(String[] args) {
          TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>();
          treeSet.add("a"); //97
          treeSet.add("A"); //65
          treeSet.add("b"); //98
          treeSet.add("c"); //99
          treeSet.add("0"); //48
  
          Iterator<String> it = treeSet.iterator();
          while (it.hasNext()) {
              String next = it.next();
              System.out.println(next + " " + (int) next.charAt(0));
          }
      }
  }

  0 48
  A 65
  a 97
  b 98
  c 99

 

Map

---

• Collection은 데이터를 값(value)으로 표하는 것에 반해, Map은 키-값(key-value)으로 표현됩니다.
• 특징
  • 키(key) - 중복 x
  • 값(value) - 중복 o
  • 키, 값 모두 참조 자료형 즉, 객체입니다.
• 종류
  • HashMap
  • HashTable
  • TreeMap

 

HashMap

• 특징
  • Map의 구현체
  • 순서 x
  • 키 중복 x, 값 중복 o
  • null 허용 (HashTable, TreeMap과의 차이점)
• 예제 (자주 사용하는 메서드 위주로)

  import java.util.*;
  
  public class HashMapExample {
      public static void main(String[] args) {
          Map<Integer, String> hm = new HashMap<>();
          Map<Integer, String> ht = new Hashtable<>();
  
          hm.put(1, "a");
          hm.put(null, "b");
          //ht.put(null, "b"); // 1)
  
          hm.put(3, "c");
          hm.put(4, "d");
          hm.put(5, "e");
          hm.put(3, "f"); // 2)
          hm.put(0, "aa");
  
          if (hm.containsKey(1)) { // 3)
              System.out.println(hm.get(1));
          }
  
          if (!hm.containsKey(6)) { // 4)
              System.out.println(hm.get(6));
          }
  
          System.out.println("-------------hm.keySet()-----------");
          for (Integer integer : hm.keySet()) {
              System.out.println(integer);
          }
  
          System.out.println("-------------hm.values()-----------");
          for (String value : hm.values()) {
              System.out.println(value);
          }
  
          System.out.println("-------------hm.entrySet()-----------");
          for (Map.Entry<Integer, String> entry : hm.entrySet()) {
              System.out.println(entry);
          }
          
          System.out.println("-------------갯수 관련 알고리즘에 자주 사용되는 메서드(getOrDefault())-----------");
          HashMap<String, Integer> hmCnt = new HashMap<>();
          ArrayList<String> strs = new ArrayList<>();
          strs.add("one");
          strs.add("two");
          strs.add("three");
          strs.add("three");
  
          for (String str : strs) {
              hmCnt.put(str, hmCnt.getOrDefault(str, 0) + 1);
          }
  
          for (Map.Entry<String, Integer> entry : hmCnt.entrySet()) {
              System.out.println(entry);
          }
      }
  }

  a
  null
  -------------hm.keySet()-----------
  null
  0
  1
  3
  4
  5
  -------------hm.values()-----------
  b
  aa
  a
  f
  d
  e
  -------------hm.entrySet()-----------
  null=b
  0=aa
  1=a
  3=f
  4=d
  5=e
  -------------갯수 관련 알고리즘에 자주 사용되는 메서드(getOrDefault())-----------
  one=1
  two=1
  three=2
  

  • 주석 1) NullPointerException 발생
  • 주석 2) 중복된 key 값을 삽입할 때, 최신의 값 (3 - “c” → 3 - "f")로 삽입됩니다.
  • 주석 3) key가 존재하는 지 확인하는 메서드 : containsKey(K)
    • 주석 4) 만약 존재하지 않는다면 null 리턴
  • 그 외의 것들은 주로 사용되는 HashMap의 정보를 나열하는 메서드입니다.
• TreeMap은 레드-블랙 트리로 값이 저장됩니다. 또한, TreeMap, HashTable은 null 처리를 못하고 예외가 발생합니다. (따로 예제는 없습니다.)

출처 : https://velog.io/@jinmin2216/%EC%9E%90%EB%A3%8C%EA%B5%AC%EC%A1%B0-2.-JAVA-Collection