자료구조 구현 클래스들 - 컬레션 프레임워크

● 프로그램 구현에 필요한 자료구조(Data Structure)를 구현해 놓은 JDK 라이브러리

● java.util 패키지에 구현되어 있음

● 개발에 소요되는 시간을 절약하면서 최적화 된 알고리즘을 사용할 수 있음

● 여러 구현 클래스와 인터페이스의 활용에 대한 이해가 필요함

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List 인터페이스

객체를 순서에 따라 저장하고 관리하는데 필요한 메서드가 선언된 인터페이스

자료구조 리스트 (배열, 연결리스트)의 구현을 위한 인터페이스

중복을 허용함

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Map 인터페이스

쌍(pair)로 이루어진 객체를 관리하는데 사용하는 메서드들이 선언된 인터페이스

객체는 key-value의 쌍으로 이루어짐

key는 중복을 허용하지 않음

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Set 인터페이스

순서와 관계없이 중복을 허용하지 않고 유일한 값을 관리하는데 필요한 메서드가 선언됨

아이디, 주민번호, 사번등을 관리하는데 유용

저장된 순서와 출력되는 순서는 다를 수 있음

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ArrayList 사용법

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ArrayList 선언

ArrayList list = new ArrayList();//타입 미설정 Object로 선언된다.
ArrayList<Student> members = new ArrayList<Student>();//타입설정 Student객체만 사용가능
ArrayList<Integer> num = new ArrayList<Integer>();//타입설정 int타입만 사용가능
ArrayList<Integer> num2 = new ArrayList<>();//new에서 타입 파라미터 생략가능
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));//생성시 값추가

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제네릭스는 선언할 수 있는 타입이 객체 타입입니다.

int는 기본자료형이기 때문에 들어갈수 없으므로

int를 객체화시킨 wrapper클래스를 사용해야 합니다.

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ArrayList 값 추가

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(3); //값 추가
list.add(null); //null값도 add가능
list.add(1,10); //index 1뒤에 10 삽입

ArrayList<Student> members = new ArrayList<Student>();
Student student = new Student(name,age);
members.add(student);
members.add(new Student("홍길동",15));

ArrayList에 값을 추가하려면 ArrayList의 add(index, value) 메소드를 사용하면 됩니다. index를 생략하면 ArrayList 맨 뒤에 데이터가 추가되며 index중간에 값을 추가하면 해당 인덱스부터 마지막 인덱스까지 모두 1씩 뒤로 밀려납니다.

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ArrayList 값 삭제

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));
list.remove(1);  //index 1 제거
list.clear();  //모든 값 제거

ArrayList에 값을 제거하려면 ArrayList의 remove(index) 메소드를 사용하면 됩니다. remove()함수를 사용하여 특정 인덱스의 객체를 제거하면 바로 뒤 인덱스부터 마지막 인덱스까지 모두 앞으로 1씩 당겨집니다. 모든 값을 제거하려면 clear() 메소드를 사용하면 됩니다.

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ArrayList 크기 구하기

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));
System.out.println(list.size()); //list 크기 : 3

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ArrayList 값 출력

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));

System.out.println(list.get(0));//0번째 index 출력
		
for(Integer i : list) { //for문을 통한 전체출력
    System.out.println(i);
}

Iterator iter = list.iterator(); //Iterator 선언 
while(iter.hasNext()){//다음값이 있는지 체크
    System.out.println(iter.next()); //값 출력
}

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ArrayList 값 검색

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));
System.out.println(list.contains(1)); //list에 1이 있는지 검색 : true
System.out.println(list.indexOf(1)); //1이 있는 index반환 없으면 -1

참고 :

ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(20); // 초기 용량(Capacity) 설정

ArrayList가 동적으로 사이즈가 늘어나는 방식

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ArrayList 기본 생성자를 통해 사용 하고 있을 경우를 생각 해보면 element 배열 크기가 0 이기 때문에

첫 element 를 add 할때 배열의 resize 가 발생하고 배열 크기는 10 으로 설정 된다.

이후 ArrayList 에 10개의 데이터가 있고 데이터를 추가 하려고 하면 resize 가 발생하여 15 가 된다.

이렇게 임의의 capacity 를 설정하지 않는 일반적인 상황에서는 10 -> 15 -> 22 -> 33 -> 49 .... 로 배열 사이즈가 조정 된다.

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element 배열의 capacity 가 조정 된 후 add() 하려는 element 가 배열에 추가 되고, ArrayList 의 size 가 1 증가 한다.

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결론적으로 element를 add하려고 할 때, capacity가 elementData(배열)의 길이와 같아지면 일반적인 상황에서 기존의 용량 + 기존 용량/2 만큼 크기가 늘어난 배열에 기존 elementData를 copy한다.

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이런 원리로 arrayList가 동적으로 크기가 늘어날 수 있는 것이다.

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HashMap 이란?

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HashMap은 Map 인터페이스를 구현한 대표적인 Map 컬렉션입니다. Map 인터페이스를 상속하고 있기에 Map의 성질을 그대로 가지고 있습니다. Map은 키와 값으로 구성된 Entry객체를 저장하는 구조를 가지고 있는 자료구조입니다. 여기서 키와 값은 모두 객체입니다. 값은 중복 저장될 수 있지만 키는 중복 저장될 수 없습니다. 만약 기존에 저장된 키와 동일한 키로 값을 저장하면 기존의 값은 없어지고 새로운 값으로 대치됩니다. HashMap은 이름 그대로 해싱(Hashing)을 사용하기 때문에 많은 양의 데이터를 검색하는 데 있어서 뛰어난 성능을 보입니다.

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HashMap 사용법

HashMap<String,String> map1 = new HashMap<String,String>();//HashMap생성
HashMap<String,String> map2 = new HashMap<>();//new에서 타입 파라미터 생략가능
HashMap<String,String> map3 = new HashMap<>(map1);//map1의 모든 값을 가진 HashMap생성
HashMap<String,String> map4 = new HashMap<String,String>(){{//초기값 지정
    put("a","b");
}};

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HashMap 값 추가

HashMap<Integer,String> map = new HashMap<>();//new에서 타입 파라미터 생략가능
map.put(1,"사과"); //값 추가
map.put(2,"바나나");
map.put(3,"포도");

HashMap에 값을 추가하려면 put(key,value) 메소드를 사용하면 됩니다. 선언 시 HashMap에 설정해준 타입과 같은 타입의 Key와 Value값을 넣어야 하며 만약 입력되는 키 값이 HashMap 내부에 존재한다면 기존의 값은 새로 입력되는 값으로 대치됩니다.

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HashMap 값 삭제

HashMap<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(){{//초기값 지정
    put(1,"사과");
    put(2,"바나나");
    put(3,"포도");
}};
map.remove(1); //key값 1 제거
map.clear(); //모든 값 제거

HashMap에 값을 제거하려면 remove(key) 메소드를 사용하면 됩니다. 오직 키값으로만 Map의 요소를 삭제할 수 있습니다. 모든 값을 제거하려면 clear() 메소드를 사용하면 됩니다.

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HashMap 값 출력

HashMap<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(){{//초기값 지정
    put(1,"사과");
    put(2,"바나나");
    put(3,"포도");
}};
		
System.out.println(map); //전체 출력 : {1=사과, 2=바나나, 3=포도}
System.out.println(map.get(1));//key값 1의 value얻기 : 사과
		
//entrySet() 활용
for (Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
    System.out.println("[Key]:" + entry.getKey() + " [Value]:" + entry.getValue());
}
//[Key]:1 [Value]:사과
//[Key]:2 [Value]:바나나
//[Key]:3 [Value]:포도

//KeySet() 활용
for(Integer i : map.keySet()){ //저장된 key값 확인
    System.out.println("[Key]:" + i + " [Value]:" + map.get(i));
}
//[Key]:1 [Value]:사과
//[Key]:2 [Value]:바나나
//[Key]:3 [Value]:포도

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Iterator 사용

HashMap<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(){{//초기값 지정
    put(1,"사과");
    put(2,"바나나");
    put(3,"포도");
}};
		
//entrySet().iterator()
Iterator<Entry<Integer, String>> entries = map.entrySet().iterator();
while(entries.hasNext()){
    Map.Entry<Integer, String> entry = entries.next();
    System.out.println("[Key]:" + entry.getKey() + " [Value]:" +  entry.getValue());
}
//[Key]:1 [Value]:사과
//[Key]:2 [Value]:바나나
//[Key]:3 [Value]:포도
		
//keySet().iterator()
Iterator<Integer> keys = map.keySet().iterator();
while(keys.hasNext()){
    int key = keys.next();
    System.out.println("[Key]:" + key + " [Value]:" +  map.get(key));
}
//[Key]:1 [Value]:사과
//[Key]:2 [Value]:바나나
//[Key]:3 [Value]:포도

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HashSet 사용법

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HashSet 선언

HashSet<Integer> set1 = new HashSet<Integer>();//HashSet생성
HashSet<Integer> set2 = new HashSet<>();//new에서 타입 파라미터 생략가능
HashSet<Integer> set3 = new HashSet<Integer>(set1);//set1의 모든 값을 가진 HashSet생성
HashSet<Integer> set4 = new HashSet<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));//초기값 지정

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HashSet 값 추가

HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>();//HashSet생성
set.add(1); //값 추가
set.add(2); 
set.add(2); // 중복 값 
set.add(2);
set.add(3);

HashSet에 값을 추가하려면 HashSet의 add(value) 메소드를 사용하면 됩니다. 입력되는 값이 HashSet 내부에 존재하지 않는다면 그 값을 HashSet에 추가하고 true를 반환하고 내부에 값이 존재한다면 false를 반환합니다.

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HashSet 값 삭제

HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));//HashSet생성
set.remove(1);//값 1 제거
set.clear();//모든 값 제거

HashSet에 값을 제거하려면 HashSet의 remove(value) 메소드를 사용하면 됩니다. 매개변수 value의 값이 HashSet 내부에 존재한다면 그 값을 삭제한 후 true를 반환하고 없다면 false를 반환합니다. 모든 값을 제거하려면 clear() 메소드를 사용하면 됩니다.

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HashSet 크기 구하기

HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));//HashSet생성
System.out.println(set.size());//set 크기 : 3

HashSet의 크기를 구하려면 size() 메소드를 사용하면 됩니다.

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HashSet 값 출력

HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>(Arrays.asList(1,2,3));//HashSet생성

System.out.println(set); //전체출력 [1,2,3]
		
Iterator iter = set.iterator();	// Iterator 사용
while(iter.hasNext()) {//값이 있으면 true 없으면 false
    System.out.println(iter.next());
}

Set컬렉션을 그냥 print하게 되면 대괄호 [ ]로 묶여서 set의 전체 값이 출력됩니다. Set에는 인덱스로 객체를 가져오는 get(index) 메소드가 없습니다. 대신 전체 객체를 대상으로 한 번씩 반복해서 가져오는 반복자(Iterator)를 제공합니다. 반복자 이터레이터 인터페이스를 구현한 객체를 말하는데 iterator() 메소드를 호출하면 얻을 수 있습니다. Iterator에서 하나의 객체를 가져올 때는 next() 메소드를 사용합니다. next() 메소드를 사용하기 전에 먼저 가져올 객체가 있는지 확인하는 것이 좋습니다. hasNext() 메소드는 가져올 객체가 있으면 true를 리턴하고 없으면 false를 리턴합니다.