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[Java] Collection

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1. Collection Framework

데이터를 저장하기 위한 개발자들의 몸부림.

  • 배열 : 동일한 데이터 타입만 관리 가능
  • Object 배열 : 런타임에 실제 객체의 타입 확인 후 사용해야 함.
  • Generic : 형변환의 번거로움 제거

한계점 : 한번 정해진 배열의 크기를 변경할 수 없다.

이미지 출처 : https://beginnersbook.com/java-collections-tutorials/

모든 Collection은 Iterator interface를 구현한다.

Iterator는 3 가지 메서드를 가지고 있다.

이러한 기능을 조합하면 다수의 데이터를 순차적으로 처리할 수 있다.

Iterator (Java Platform SE 7 )

  • 3대 주요 인터페이스.
interface특징중복종류
List입력 순서가 있는 데이터의 집합.가능ArrayList, LinkedList
Set입력 순서를 유지하지 않는 데이터의 집합.불가능HashSet, TreeSet
MapKey와 value의 쌍으로 데이터를 관리하는 집합.Key 중복 불가, value 중복 가능HashMap, TreeMap
  • Collection interface
분류메서드
추가add(E e), addAll(Collection<? extends E> c
조회contains(Object o), cotainsAll(Collection<?> c), equals(), isEmpty(), iterator(), size()
삭제clear(), remove(Object o), removeAll(Collection<?> c)
수정 
기타toArray()

2. List 계열

입력 순서가 있는 데이터의 집합.

입력 순서가 있으므로 데이터의 중복이 가능.

구현체로는 Vector, Stack, ArrayList, LinkedList가 있다.

가. 주요 메서드

분류CollectionList
추가add(E e), addAll(Collection<? extends E> cadd(int index, E element),
addAll(int index, Collection<? extends E> c)
조회contains(Object o), cotainsAll(Collection<?> c),
equals(), isEmpty(), iterator(), size()		get(int index), indexOf(Object o),
lastIndexOf(Object o), listIterartor()
삭제clear(), remove(Object o),
removeAll(Collection<?> c),
retainAll(Collection<?> c)		remove(int index)
수정 set(int index, E element)
기타toArray()subList(int fromIndex, int toIndex),
sort(Comparator<? super E> c)

List (Java Platform SE 8 )

나. 예제

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListTest {
    List<String> friends = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        ListTest alt = new ListTest();
        alt.createTest();
        alt.retrieveTest();
        alt.updateTest();
        alt.deleteTest();
    }

    public void createTest() {
        friends.add("홍길동");
        friends.add("임꺽정");
        friends.add(1, "장길산");
        friends.add("홍길동");    // 데이터 중복 가능
      System.out.println("추가 후 내용 출력: " + friends);
    }

    public void retrieveTest() {
        System.out.println(friends.isEmpty() + " : "+ friends.size());
        for(String name : friends) {
            System.out.println(name);
        }
        System.out.println(friends.indexOf("홍길동") + " : " + friends.lastIndexOf("홍길동"));
    }

    public void updateTest() {
        int idx = friends.indexOf("홍길동");
        if(idx >= 0) {
            friends.set(idx, "율도국 왕");
        }
        System.out.println("수정 후 : "+friends);
    }

    public void deleteTest() {
        friends.remove(0);
        friends.remove("율도국 왕");
      System.out.println("삭제 후 : " + friends);
      friends.clear();
      System.out.println("초기화 후 : " + friends);
    }
}
/*
추가 후 내용 출력: [홍길동, 장길산, 임꺽정, 홍길동]
false : 4
홍길동
장길산
임꺽정
홍길동
0 : 3
수정 후 : [율도국 왕, 장길산, 임꺽정, 홍길동]
삭제 후 : [장길산, 임꺽정, 홍길동]
초기화 후 : []
*/
Code language: JavaScript (javascript)
  • List<String> friends = new ArrayList<>();
    : List는 인터페이스. ArrayList가 구현체.
    : Array<String> friends로 컴파일러가 수정해서 컴파일 진행함. (최적화)
  • 뒤에 <> 비어있는 이유는 List<String>에 있어서 생략한 것. 두 줄로 나눠 쓰면 채워줘야 함.
  • createTest() : add(E e), add(int index, E element)를 활용한 추가.
  • retrieveTest() : List의 요소를 순회하는 법.
  • updateTest() : indexOf(Object o), set(int index, E element)를 활용한 수정
  • deleteTest() : remove(Object o), remove(int index)를 활용한 삭제

다. ArrayList

constructor를 살펴보면 내부적으로 Object[] 사용.

하지만 Collection에는 정해진 크기가 없다.

//add → ensureCapacityInternal → ensuerExplicitCapacity → grow
...
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
Code language: JavaScript (javascript)

이는 크기가 부족하면 알아서 크기를 늘려주기 때문이다.(2배씩 증가)

처음 크기는 기본적으로 10이다.

크기는 필요에 의해서 객체를 생성할 때 전달할 수 있다. (new ArrayList<>(int initialCapacity))

만약 필요한 크기를 대략적으로 알고 있다면 미리 지정하는 것이 좋다.

배열을 사용하는 ArrayList도 배열의 장-단점을 일부 가지고 있다.

  • 장점
    • 빠르고 사용하기 쉽다.
  • 단점
    • 크기를 변경할 수 없어서 크기를 키우려면 새로운 배열을 만들고 복사해야 한다.
    • 비순차적 데이터의 추가, 삭제에 많은 시간이 걸린다.

마. LinkedList

각 요소를 Node로 정의한다.

각 Node는 데이터와 다음 Node의 참조 값을 가지고 있다.

Node의 참조값만 수정하면 손쉽게 Node를 추가 및 삭제할 수 있다.

바. LinkedList vs ArrayList

용도에 적합한 특정 클래스를 사용해야 한다.

정적인 데이터 활용, 단순한 데이터 조회용 → ArrayList

동적인 데이터 추가, 삭제가 많은 작업 → LinkedList

다행히 둘 다 List 인터페이스의 구현체이기 때문에 변경이 쉽다.

List<String> friends = new ArrayList<>();
List<String> friends = new LinkedList<>();
Code language: HTML, XML (xml)

사. 자료 삭제 시 주의점

1) index를 이용한 for문

for(int i=0; i<nums.size(); i++){
    if(nums.get(i)%2==1){
        nums.remove(i);
        i--;
    }
}
Code language: HTML, XML (xml)

지우면서 요소들도 이동하기 때문에 지우는 경우 i--가 반드시 필요하다.

for(int i=nums.size()-1; i>=0; i--){
    if(nums.get(i)%2==1) {
        nums.remove(i);
    }
}

뒤에서부터 거꾸로 접근하면 해결할 수 있다.

2) 향상된 for문

for(Integer num : nums) {
    if(num%2==1){
        nums.remove(num); // Exception!
    }
}
Code language: JavaScript (javascript)

향상된 for문 (또는 for-each)문은 Collection 크기가 변하면 안 된다.

3. Set 계열

입력 순서를 관리하지 않는다.

중복을 허용하지 않아서 중복을 제거하는 효율적인 방법이다.

구현체로는 HashSet과 TreeSet이 있다.

TreeSet은 이진트리로 정렬되어 있다.

가. 예제

public class SetTest {
    Set<Object> hset = new HashSet<Object>();
    private void addMethod(){
        hset.add(new Integer(1));
        hset.add(1);
        hset.add("중복");
        hset.add("중복");
        System.out.println("데이터 추가: "+ hset);
    }
    private void retrieveMethod(){
        System.out.println("데이터 개수: " + hset.size());
        for(Object obj : hset){
            System.out.println("데이터 조회: " + obj);
        }
    }
    private void removeMethod() {
        hset.remove("중복");
        System.out.println("데이터 삭제 결과: " + hset);
    }
    public static void main(String[] args){
        SetTest test = new SetTest();
        test.addMethod();
        test.retrieveMethod();
        test.removeMethod();
    }
}
/*
데이터 추가: [1, 중복]
데이터 개수: 2
데이터 조회: 1
데이터 조회: 중복
데이터 삭제 결과: [1]
*/
Code language: JavaScript (javascript)
  • hset.add(new Integer(1));, hset.add("중복"); : 데이터 추가
  • hset.size() : Set의 크기
  • hset.remove("중복"); : 데이터 제거

index로 관리하지 않기 때문에 update는 할 수 없다.

나. 주요 메서드

분류CollectionSet
추가add(E e), addAll(Collection<? extends E> c 
조회contains(Object o), cotainsAll(Collection<?> c),
equals(), isEmpty(), iterator(), size()		 
삭제clear(), remove(Object o), removeAll(Collection<?> c), retainAll(Collection c) 
수정  
기타toArray() 

Set (Java Platform SE 8 )

다. 동일한 데이터의 기준

  • 객체의 equals()가 true이며
  • hashCode() 값이 같은 경우 (실제로 참조하는 객체가 같은가?)

그래서 Hash를 이용하는 Collection을 사용하는 경우 반드시 hashCode()를 재정의해야 한다.

4. Map 계열

Key와 Value를 하나의 Entry로 묶어서 데이터 관리.

  • key : Object, 중복 불가.
  • value : Object, 중복 가능.

대표적인 구현체로는 HashMap, TreeMap(정렬됨)가 있다.

나. 주요 메서드

분류CollectionMap
추가add(E e), addAll(Collection<? extends E> cput(K key, V value),
putAll(Map<? extends K, ?extends V>m),
putIfAbsent(K Key, V value)
조회contains(Object o), cotainsAll(Collection<?> c),
equals(), isEmpty(), iterator(), size()		containsKey(Object key),
containsValue(Object value), entrySet(), keySet(),
get(Obejct key), values()
삭제clear(), remove(Object o),
removeAll(Collection<?> c)		remove(Object key)
수정 put(K key, V value), putAll(Map<? extends K, ?extends V>m),
putIfAbsent(K Key, V value)
기타toArray() 

Map의 key와 entry는 Set으로 관리된다. (entrySet(), keySet() → Set 반환)

Map의 key는 유일하기 때문에 추가와 수정에 사용되는 메서드는 동일하다.

이외에도 다양한 메서드가 존재한다.

Map (Java Platform SE 8 )

다. 예제

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class MapTest {
    Map<String, String> hMap = new HashMap<>();

    private void addMethod() {
        // 동일한 키의 사용은 불가.
                hMap.put("andy", "1234");
                hMap.put("andy", "4567"); // 수정, 덮어쓰기
        hMap.put("kate", "9999");
        hMap.putIfAbsent("kate", "1234"); // 기존에 해당 키에 대한 값이 없을 때만 추가
                // 동일한 값은 추가됨.
        hMap.put("henry", "4567"); 
        hMap.put("hong", "1234");
        System.out.println("추가 결과: " + hMap);
                // 추가 결과: {hong=1234, henry=4567, kate=9999, andy=4567}
    }

    private void retrieveMethod() {
            // map이 가지고 있는 key와 거기에 연결된 value를 출력.
        System.out.println(hMap.get("kate")); // 9999
        System.out.println(hMap.containsKey("kate")); // true

        Set<String> keys = hMap.keySet();
        for(String key: keys) {
            System.out.println("key: " + key + ", value: " + hMap.get(key));
        }
            /*
            key: hong, value: 1234
            key: henry, value: 4567
            key: kate, value: 9999
            key: andy, value: 4567
            */
        Set<Entry<String, String>> entries = hMap.entrySet();
        for(Entry<String, String> entry: entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + " : "+entry.getValue());
        }
            /*
            hong : 1234
            henry : 4567
            kate : 9999
            andy : 4567
            */

            // value로 key를 찾을때
        Set<Entry<String, String>> entries2 = hMap.entrySet();
        for(Entry<String, String> entry: entries2) {
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
            if(entry.getValue().equals("4567")) {
                System.out.println("발견");
            }
        }
            /*
            hong : 1234
            henry : 4567
            발견
            kate : 9999
            andy : 4567
            발견
            */
    }

    private void removeMethod() {
        hMap.remove("andy");
        hMap.clear();
    }

    public static void main(String[] args) {
        MapTest hmt = new MapTest();
        hmt.addMethod();
        hmt.retrieveMethod();
        hmt.removeMethod();
    }
}
/*
추가 결과: {hong=1234, henry=4567, kate=9999, andy=4567}
9999
true
key: hong, value: 1234
key: henry, value: 4567
key: kate, value: 9999
key: andy, value: 4567
hong : 1234
henry : 4567
kate : 9999
andy : 4567
hong : 1234
henry : 4567
발견
kate : 9999
andy : 4567
발견
*/
Code language: JavaScript (javascript)
  • hMap.put("andy", "4567"); : 추가와 수정이 같다. 기존의 값을 덮어쓴다.
  • hMap.putIfAbsent("kate", "1234"); : 기존에 해당 키에 대한 값이 없을 때만 추가하는 법.
  • Set<String> keys = hMap.keySet(); : key로 map을 순회할 때.
  • Set<Entry<String, String>> entries2 = hMap.entrySet(); : value로 map을 순회할 때.

5. 정렬

순서를 가지는 Collection들만 정렬 가능.

  • List 계열
  • SortedSet의 자식 객체
  • SortedMap의 자식 객체 (key 기준)

객체가 Comparable을 상속 및 구현하고 있는 경우 java.util.Collections.sort() 이용해 정렬할 수 있음.

Collections (Java Platform SE 8 )

(Collection에 대한 sort(), max(), min(), fill(), frequency(), reverse() 등 유용한 기능을 지원하는 클래스)

private List<String> names = Arrays.asList("Hi", "Java", "World", "Welcome", ");

public void basicSort() {
    Collections.sort(names);
    System.out.println(names);
}
//[!, Hi, Java, Welcome, World]
Code language: PHP (php)

Comparable을 상속 및 구현하고 있지 않으면 Comparable을 직접 상속받아서 구현해야 한다.

가. Comparable interface

public interface Comparable<T> {
    public int compareTo(T p);
}
Code language: PHP (php)
  • 반환값이…
    • 양수 : 자리 바꿈
    • 음수 : 자리 유지
    • 0 : 동일 위치
// SmartPhone을 다른 SmartPhone과 번호를 기준으로 비교
 public class SmartPhone implements Comparable<SmartPhone> {

    String number;

    public SmartPhone(String number) {
        this.number = number;
    }

    public String toString() {
        return "전화 번호: " + number;
    }

    @Override
    public int compareTo(SmartPhone o) {
        return this.number.compareTo(o.number);
    }
}
Code language: PHP (php)
  • implements Comparable<SmartPhone> : 인터페이스 구현.
  • public int compareTo(SmartPhone o) {…} : 재정의.
  • return this.number.compareTo(o.number); : 이미 정의된 String.compare() 활용.
import java.util.Collections;
...
public void stringLengthSort() {
    List<SmartPhone> phones = Arrays.asList(new SmartPhone("010"), new SmartPhone("011"), new SmartPhone("000"));
    Collections.sort(phones);
    System.out.println(phones);
}
/*
[전화 번호: 000, 전화 번호: 010, 전화 번호: 011]
*/
Code language: JavaScript (javascript)

나. Comparator

우리가 소스코드를 수정할 수 없는 경우 Comparable을 구현할 수 없다.

또는 사용자 정의 알고리즘으로 정렬하려는 경우.

import java.util.Comparator;

public class StringLengthComparator implements Comparator<String>{

    @Override
    public int compare(String o1, String o2) {
        int len1 = o1.length();
        int len2 = o2.length();

        return Integer.compare(len1, len2);
    }

}
Code language: PHP (php)
  • return Integer.compare(len1, len2); : Integer.compare()를 활용.

문자열을 길이를 기준으로 오름차순 정렬하고 있다.

private List<String> names2 = Arrays.asList("Hi", "Java", "World", "Welcome", "!");

public void stringLengthSort() {
    Collections.sort(names2, new StringLengthComparator());
    System.out.println(names2);
}
// [!, Hi, Java, World, Welcome]
Code language: PHP (php)

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