[Java] 컬렉션 프레임워크

컬렉션 프레임워크

인터페이스	특 징
List	순서가 있는 데이터의 집합, 데이터의 중복을 허용한다. --> 데이터를 add하면 앞에서 부터 순차적(순서대로)으로 데이터가 들어간다.         그래서 각각의 저장되어 있는 공간들은 고유한 index를 갖는다.  ex.) 대기자 명단
	구현 클래스: ArrayList, LinkedList, Stack, Vector등
Set	순서를 유지하지 않는 데이터의 집합, 데이터의 중복을 허용하지 않는다. --> 집합이다. 데이터가 순서와는 상관없이 add된다. 중복되지 않는다. ex.) 양의 정수 집합, 소수의 집합
	구현 클래스: HashSet, TreeSet등
Map	키와 값의 쌍으로 이루어진 데이터의 집합. 순서는 유지되지 않으며, 키는 중복을 허용하지 않고, 값을 중복을 허용한다. ex.) 우편번호, 지역번호
	구현 클래스: HashMap, TreeMap, Hashtable, Properties등

1. 컬렉션 프레임워크란

컬렉션즈 프래임워크라는 것은 다른 말로는 컨테이너라고도 부른다. 즉 값을 담는 그릇이라는 의미이다. 그런데 그 값의 성격에 따라서 컨테이너의 성격이 조금씩 달라진다. 자바에서는 다양한 상황에서 사용할 수 있는 다양한 컨테이너를 제공하는데 이것을 컬렉션즈 프래임워크라고 부른다. ArrayList는 그중의 하나다.

2. 배열과 비교

 배열은 연관된 데이터를 관리하기 위한 수단이었다. 그런데 배열에는 몇가지 불편한 점이 있었는데 그 중의 하나가 한번 정해진 배열의 크기를 변경할 수 없다는 점이다.(배열을 만들고 나서 추후에 배열의 크기를 바꿀수 없다.) 이러한 불편함을 컬렉션즈 프래임워크를 사용하면 줄어든다.

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListDemo {

 

    public static void main(String[] args) {

        String[] arrayObj = new String[2];

        // 배열의 크기 지정--> 생성후 변경 불가

        arrayObj[0] = "one";

        arrayObj[1] = "two";

        // arrayObj[2] = "three"; 오류가 발생한다.

        // --> 배열의 크기 변경 불가 (배열은 배열의 크기를 알 때만 사용할 수 있다.)

        for(int i=0; i<arrayObj.length; i++){

            System.out.println(arrayObj[i]);

        }

         

        ArrayList<String> al = new ArrayList<String>(); // <Strinf>: al 참조변수에 추가되는 값이 String 데이터 타입이라는 것을 지정한다.

        // 배열과 비슷하나, 객체 생성후 몇개의 값을 사용할 지 지정할 필요가 없다.

        // --> 여기서 al 참조변수는 컨테이너라고 한다.(자료를 담는 그릇이 된다.) --> 아래의 코드는 add()를 이용하여 al에 one, two, Three를 넣은 모습이다.

        al.add("one");

        al.add("two");

        al.add("three");

        // 값을 추가해도 상관없다. outofbound 에러 없음

        for(int i=0; i<al.size(); i++){// 배열은 length

        // String value = al.get(i);// value 변수에 리턴되는 데이터타입은 ArrayList이므로 String으로 데이터타입 지정시 에러가 발생한다. 

        // 그래서 (String)al.get(i) 또는 ArrayList<String>을 객체 선언시 지정해야 한다. 

            System.out.println(al.get(i));//i=1이면 one, i=2이면 two, 제네릭을 통해서 (String)al.get(i)을 통해 형변환할 필요가 없다.

        }

    }

}

실행결과)

one

two

one

two

three

- ArrayList는 배열과는 사용방법이 조금 다르다. 배열의 경우 값의 개수를 구할 때 .length를 사용했지만 ArrayList는 메소드 size를 사용한다. 

또한, 특정한 값을 가져올 때 배열은 [인덱스 번호]를 사용했지만 컬렉션은 .get(인덱스 번호)를 사용한다.

3. 중복을 허용하는 List/ 중복 허용하지 않는 Set

자료를 꺼낼때 순서가 유지되는지 아닌지 주의있는 보자

import java.util.ArrayList;

import java.util.HashSet; 

import java.util.Iterator;

 

public class ListSetDemo {

 

    public static void main(String[] args) {

        ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();

        al.add("one");

        al.add("two");

        al.add("two");

        al.add("three");

        al.add("three");

        al.add("five");

        System.out.println("array");

        Iterator<String> ai = al.iterator(); //<String>에서 제네릭을 선언하지 않았다면 (String)로 형변환을 해야 한다.

        while(ai.hasNext()){

            System.out.println(ai.next());

        }

         

        HashSet<String> hs = new HashSet<String>();

        hs.add("one");

        hs.add("two");

        hs.add("two");

        hs.add("three");

        hs.add("three");

        hs.add("five");

        Iterator<String> hi = hs.iterator();

        System.out.println("\nhashset");

        while(hi.hasNext()){

            System.out.println(hi.next());

        }

    }

}

실행결과)

array

one

two

two

three

three

five

 

hashset

two

five

one

three

4. Map

(1) 예제 1

import java.util.*;

public class MapDemo {

 

    public static void main(String[] args) {

        HashMap<String, Integer> a = new HashMap<String, Integer>();

        a.put("one", 1);// key, value

        a.put("two", 2);

        a.put("three", 3);

        a.put("four", 4);

        System.out.println(a.get("one"));

        System.out.println(a.get("two"));

        System.out.println(a.get("three"));

         

        iteratorUsingForEach(a);

        iteratorUsingIterator(a);

    }

    

    // Map 데이터 iterator 기능 없음 --> Map 데이터 가져오는 방법 1

    static void iteratorUsingForEach(HashMap<String, Integer> map){

        Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {

            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());

            //Map 데이터를 가져오는 방법 --> getKey()=key값 ,getValue()=value값

        }

    }

    // Map 데이터 iterator 기능 없음 --> Map 데이터 가져오는 방법 2

    static void iteratorUsingIterator(HashMap<String, Integer> map){

        Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();

        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> i = entries.iterator();

        while(i.hasNext()){

            Map.Entry<String, Integer> entry = i.next();

            System.out.println(entry.getKey()+" : "+entry.getValue());

        }

    }

}

Map은 iterator 기능이 없기 때문에 Map의 데이터를 가지고 있는 Set을 만들고 Set에 들어가 있는 데이터 타입은 Map.Entry이다.

(Set에 있는 값은 Map에 있는 값이 대응된다.--> Map에 있는 값을 getKey( ), getValue( )로 알아낸다.) 

(2) 예제2

import java.util.*;

class GenericsEx5

{

public static void main(String[] args) 

{

HashMap<String,Student> map = new HashMap<String,Student>();

map.put("1-1", new Student("자바왕",1,1,100,100,100));

map.put("1-2", new Student("자바짱",1,2,90,80,70));

map.put("2-1", new Student("홍길동",2,1,70,70,70));

map.put("2-2", new Student("전우치",2,2,90,90,90));

Student s1 = map.get("1-1");

System.out.println("1-1 :" + s1.name);

Iterator<String> itKey = map.keySet().iterator();

// key값만 가져오는 경우

while(itKey.hasNext()) {

System.out.println(itKey.next());

}

Iterator<Student> itValue = map.values().iterator();

int totalSum = 0;

// value값만 가져오는 경우

while(itValue.hasNext()) {

Student s = itValue.next();

System.out.println(s);

totalSum += s.total;

}

System.out.println("전체 총점:"+totalSum);

} // main

}

class Student extends Person implements Comparable<Person> { 

String name = ""; 

int ban = 0; 

int no = 0; 

int koreanScore = 0; 

int mathScore = 0; 

int englishScore = 0; 

int total = 0; 

Student(String name, int ban, int no, int koreanScore, int mathScore, int englishScore) { 

super(ban+"-"+no, name);

this.name = name; 

this.ban = ban; 

this.no = no; 

this.koreanScore = koreanScore; 

this.mathScore = mathScore; 

this.englishScore = englishScore; 

total = koreanScore + mathScore + englishScore; 

} 

public String toString() { 

return name + "\t" 

+ ban + "\t" 

+ no + "\t" 

+ koreanScore + "\t" 

+ mathScore + "\t" 

+ englishScore + "\t" 

+ total + "\t"; 

} 

   // Comparable<Person>이므로 Person타입의 매개변수를 선언.

public int compareTo(Person o) { 

   return id.compareTo(o.id);    // String클래스의 compareTo()를 호출

}

} // end of class Student 

class Person  {    

     String id;

     String name;

     Person(String id, String name) { 

         this.id = id;

         this.name = name; 

     }

}

실행결과)

1-1 :자바왕

2-2

1-1

2-1

1-2

전우치 2 2 90 90 90 270

자바왕 1 1 100 100 100 300

홍길동 2 1 70 70 70 210

자바짱 1 2 90 80 70 240

전체 총점:1020

5. Iterator

컬렉션 프레임워크에서 컬렉션에 저장된 요소들을 읽어오는 방법을 표준화 하였다. 컬렉션에 저장된 각 요소에 접근하는 기능을 가진 Iterator인터페이스를 정의하고, Collection인터페이스에는 Iterator

(Iterator를 구현한 클래스의 인스턴스)를 반환하는 iterator()를 정의하고 있다.

public interface Iterator{

boolean hasNext();

Object next();

void remove();

}

public interface Collection{

...

public Iterator iterator();

...

}

iterator()는 Collection인터페이스에 정의된 메서드이므로 Collection인터페이스의 자손인 List와 Set에도 포함되어 있다.

그래서 List나 Set인터페이스를 구현하는 컬렉션은 iterator()가 각 컬렉션의 특징에 알맞게 작성되어 있다. 

List list = new ArrayList();

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()){

System.out.println(it.next());

}

ArrayList에 저장된 요소들은 출력하기 위한 코드이다.

ArrayList대신 List인터페이스를 구현한 다른 컬렉션 클래스에 대해서도 이와 동일한 코드를 사용할 수 있다. 첫 줄에서 ArrayList 대신 List인터페이스를 구현한 다른 컬렉션 클래스의 객체를 생성하도록 변경하기만 하면 된다.

Map map = new HashMap();

...

Iterator it = map.keySet().iterator();

Map 인터페이스를 구현한 컬렉션 클래스는 키와 값을 쌍을 저장하고 있기 때문에 iterator()를 직접 호출할 수 없고, 그 대신 ketSet()이나 entrySet()과 같은 메서드를 통해서 키와 값을 각각 따로 Set의 형태로 얻어 온 후에 다시 iterator()를 호출해야 Iterator를 얻을 수 있다.

(1) 예제1

import java.util.*;

class IteratorEx1{

public static void main(String[] args) {

ArrayList list = new ArrayList();

list.add("1");

list.add("2");

list.add("3");

list.add("4");

list.add("5");

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()) {

Object obj = it.next();

System.out.println(obj);

}

} // main

} // class

실행 결과)

1

2

3

4

5

List 클래스들은 저장순서를 유지하기 때문에 Iterator를 이용해서 읽어 온 결과 역시 저장 순서와 동일하지만 Set클래스들은 각 요소간의 순서가 유지 되지 않기 때문에 Iterator를 이용해서 저장된 요소들은 읽어와도 처음에 저장된 순서와 같지 않다.

6. 정렬

import java.util.*;

class ArrayListEx1

{

    public static void main(String[] args) 

    {

        ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>(10);

        list1.add(new Integer(5));

        list1.add(new Integer(4));

        list1.add(new Integer(2));

        list1.add(new Integer(0));

        list1.add(new Integer(1));

        list1.add(new Integer(3));

 

        ArrayList list2 = new ArrayList(list1.subList(1,4)); 

        print(list1, list2);

 

        Collections.sort(list1);    // list1과 list2를 정렬한다.

        Collections.sort(list2);    // Collections.sort(List l)

        print(list1, list2);

 

        System.out.println("list1.containsAll(list2):"+ list1.containsAll(list2));

 

        list2.add("B");

        list2.add("C");

        list2.add(3, "A");

        print(list1, list2);

 

        list2.set(3, "AA");

        print(list1, list2);

         

        // list1에서 list2와 겹치는 부분만 남기고 나머지는 삭제한다.

        System.out.println("list1.retainAll(list2):" + list1.retainAll(list2)); 

        print(list1, list2);

         

        //  list2에서 list1에 포함된 객체들을 삭제한다.

        for(int i= list2.size()-1; i >= 0; i--) {

        //--> for문의 카운터를 0부터 증가시킨 것이 아니라, list2.size()-1 부터 감소시키면서 거꾸로 반복시켰다.

       //만약 카운터를 증가시켜가면서 삭제하면 한 요소가 삭제될 때마다 빈 공간을 채우기 위해 나머지 요소들이 자리이동을 하기 때문에 올바른 결과를 얻을 수 없다. 그래서 카운터를 감소시켜가면서

       //삭제를 해야 자리이동이 발생해도 영향을 받지 않고 작업이 가능하다.

            if(list1.contains(list2.get(i)))

                list2.remove(i);

        }

        print(list1, list2);

    } // main

 

    static void print(ArrayList list1, ArrayList list2) {

        System.out.println("list1:"+list1);

        System.out.println("list2:"+list2);

        System.out.println();       

    }

} // class

실행 결과)

list1:[5, 4, 2, 0, 1, 3] 

list2:[4, 2, 0]

list1:[0, 1, 2, 3, 4, 5] // Collections.sort(List1)을 이용해서 정렬하였다.(Collections는 클래스이다.)

list2:[0, 2, 4]

list1.containsAll(list2):true // list1이 list2의 모든 요소를 포함하고 있는 경우에만 true를 얻는다.

list1:[0, 1, 2, 3, 4, 5]

list2:[0, 2, 4, A, B, C]// add(Object obj)를 이용해서 새로운 객체를 저장하였다.

list1:[0, 1, 2, 3, 4, 5]

list2:[0, 2, 4, AA, B, C]// set(int index, Object obj)를 이용해서 저장된 객체를 변경하였다.

list1.retainAll(list2):true// retainAll의 작업결과로 list1에 변화가 있었으므로 true를 반환한다.

list1:[0, 2, 4]// list2와의 공통 요소 이외에는 모두 삭제되었다.(변화가 있었다.)

list2:[0, 2, 4, AA, B, C]

list1:[0, 2, 4]

list2:[AA, B, C]

출처: https://devbox.tistory.com/entry/Java-컬렉션-프레임워크?category=574549 [장인개발자를 꿈꾸는 :: 기록하는 공간]