[JAVA]Collection (JCF)

hsnam·2022년 1월 16일
Java
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JAVA Collection

컬렉션이란 JAVA에서 데이터를 저장하는 기본적인 자료구조들을 한 곳에 모아 관리하고 편하게 사용하기 위해 제공 JCF(Java Collection Framework)의 상속 구조 이며 크게 Collection 과 Map으로 나뉜다.

Collection의 특징

  • 제네릭이라는 기법으로 구현 되어 있다. 컬렉션 클래스나 인터페이스의 이름에 < E >, < K >, < V >이 포함 되어 있고 이들은 타입 매개 변수로 붚리며, 컬렉션의 요소(element)를 인반화시킨 타입니다. 특정 타입만 다루지 않고, 여러 종류의 타입으로 변신할 수 있도록 컬렉션을 일반화시키기 위해 < E > 를 사용 하는것 이다. 그러므로 E를 일반화시킨 타입 혹은 제네릭 타입(generic type) 이라고도 부른다.
  • 컬렉션의 요소는 객체들만 가능하다. int, char, double 등의 기본 타입의 데이터는 기본적으로 컬렉션의 요소로 불가능하지만, 기본 타입의 값이 삽입되면 자동으로 박싱(auto boxing)에 의해 Wrapper 클래스로 변환되어 객체 형태로 저장한다.

1. Set Collection

  • 특징
    1. 요소의 저장 순서를 유지하지 않는다.
    2. 같은 요소의 중복 저장을 허용하지 않는다.
  • 종류
클래스특징
HashSet순서에 상관없이 저장하고 중복값을 허용하지 않는다. Set 중에 가장 성능이 좋다.
TreeSet중복값을 허용하지 않고 데이터를 정렬하여 저장한다.
LinkedHashSet중복을 허용하지 않고 저장된 순서에 따라 값이 정렬

1.1 HashSet

  • 특징
    • HashSet은 Set 인터페이스를 구현하므로 요소를 순서에 상관없이 저장하고 중복값을 허용하지 않는다.
    • 만약 요소의 저장 순서를 유지해야 한다면 LinkedHashSet 클래스를 사용.
    @Test
    @DisplayName("HashSet Test")
    public void hashSetTest() {
        HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();
        hashSet.add(21);
        hashSet.add(12);
        hashSet.add(1);
        hashSet.add(3);
        hashSet.add(15);
        hashSet.add(3);
        hashSet.add(15);
        for (int i : hashSet) {
            System.out.println("result = " + i);
        }
		assertEquals(hashSet.toString(), "[21, 12, 1, 3, 15]");
    }

결과 

  result = 1
  result = 3
  result = 21
  result = 12
  result = 15

  expected: <[1, 3, 21, 12, 15]> but was: <[1, 3, 15, 12, 21]>
  Expected :[1, 3, 21, 12, 15]
  Actual   :[1, 3, 15, 12, 21]

1.2 LinkedHashSet

  • 특징
    • LinkedHashSet은 중복을 허용하지 않고 HashSet과 다르게 순서를 가진다는 특징이 있다.
    @Test
    @DisplayName("LinkedHashSet Test")
    public void linkedHashSetTest() {
        LinkedHashSet<Integer> hashSet = new LinkedHashSet<>();
        hashSet.add(21);
        hashSet.add(12);
        hashSet.add(1);
        hashSet.add(3);
        hashSet.add(15);
        hashSet.add(3);
        hashSet.add(15);
        for (int i : hashSet) {
            System.out.println("result = " + i);
        }
        assertEquals(hashSet.toString(), "[21, 12, 1, 3, 15]");
    }
  result = 21
  result = 12
  result = 1
  result = 3
  result = 15

1.3 TreeSet

  • 특징
    • TreeSet도 HashSet과 같이 중복을 허용하지 않고, 순서를 가지지 않는다 하지만 다르게 오름차순으로 데이터를 정렬하여 저장하고 있다는 특징이 있다.
    @Test
    @DisplayName("treeSetTest")
    public void treeSetTest() {
        TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();
        treeSet.add(21);
        treeSet.add(12);
        treeSet.add(1);
        treeSet.add(3);
        treeSet.add(15);
        treeSet.add(3);
        for (int i: treeSet) {
            System.out.println("result = " + i);
        }
        assertEquals(treeSet.toString(), "[1, 3, 12, 15, 21]");
    }
  result = 1
  result = 3
  result = 12
  result = 15
  result = 21

2. List Collection

  • 특징
    - 순서를 가지고 가지고 있으며 원소의 중복이 허용된다는 특징이 있다.
  • 종류
클래스특징
ArrayList가변 개수의 배열이 필요할 때 마다 동적으로 증가한다. 동기화를 지원하지 않는다.
Vector가변 개수의 배열이 필요할 때 마다 동적으로 증가한다. 동기화를 지원한다.
LinkedList요소들을 양방향으로 연결하여 관리 한다.
StackData의 삽입과 추출이 후입선출(LIFO) 구조로 되어 있다.

2-1 ArrayList

  • 특징 :
    가변 크기의 배열을 구현한 컬렉션 클래스로서 Vector 클래스와 거의 동일하다. ArrayList는 스레드 간에 동기화를 지원하지 않기 때문에 다수의 스레드가 동시에 ArrayList에 요소를 삽입하거나 삭제할 때 충돌이 발생할 소지가 많다. ArrayList를 이용하려면 멀티스레드의 동기화를 사용자가 직접 구현해야 한다.
    요소를 맨 뒤에 추가하거나 중간에 삽입 가능하며, 삽입이나 삭제 시 중간에 빈 공간이 생기지 않도록 요소들의 위치를 앞뒤로 하나씩 자동으로 이동시킨다.
    @Test
    @DisplayName("Test ArrayList")
    public void arrayListTest(){
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("word");
        list.add(null);
        list.add(1, "temp"); // list 중간에 삽입
    }

2-2 Vector

  • 특징 :
    List 인터페이스를 구현한 클래스로서 가변 개수의 배열이 필요할 때 적합하다. 백터에 삽입되는 요소의 수가 많아지면 자동으로 크기가 조절 된다. 요소는 백터의 맨 마지막이나 중간에 삽입될 수 있다.
    Vector는 자동 동기화를 보장하며 멀티 스레드 환경에서 안정적으로 사용이 가능하다. 하지만 단일 스레드에서는 ArrayList가 성능이 더 좋다.
    @Test
    @DisplayName("Test Vector")
    public void VectorTest() {
        List<Integer> vector = new Vector<>();
        vector.add(2);
        vector.add(5);
        vector.add(1);
        vector.add(6);
    }

2-3 LinkedList

  • 특징 :
    LinkedList는 요소들을 양방향(next, prev)으로 연결하여 관리한다는 점을 제외하고 Vector, ArrayList와 매우 유사하다.
    포인터로 가각의 노드들을 연결하고 있어서, 삽입/삭제가 빠르다는 장점이 있다.
    (단순히 기존 포인터를 끊고 새로운 노드에 연결하면 되기 때문)
    하지만 특정 원소를 조회 하기 위해서는 첫 노드부터 순회해야 하기 때문에 ArrayList에 비해 느리다는 단점이 있다.
    @Test
    @DisplayName("Test LinkedList")
    public void linkedList() {
        LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add(3);
        linkedList.add(4);
        linkedList.addFirst(1); // 맨앞 삽입
        linkedList.addLast(2); // 맨뒤 삽입
        linkedList.removeFirst(); // 맨앞 삭제
        linkedList.removeLast(); // 맨뒤 삭제
    }

2-4 Stack

  • 특징:
    Stack은 마지막에 저장한 데이터를 가장 먼저 꺼내게 되는 LiFO(Last In First Out) 구조로 되어 있다. 또한 순차적으로 데이터를 추가하고 삭제하는 ArrayList와 같은 배열기반의 컬렉션 클래스와 적합핟.
    @Test
    @DisplayName("Test Stack")
    public void stackTest() {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        stack.push(4);
        stack.push(5);
        while(!stack.isEmpty()) {
            System.out.println(stack.pop());
        }
    }

result :
5
4
3
2
1

3.QUEUE Collection

  • 특징: 가장 먼저 넣은 데이터를 가장 먼저 꺼낼 수 있는 구조로 FIFO(First-In-First-Out)의 형태이다.
    Enqueue : 큐에 데이터를 넣는 기능
    Dequeue : 큐에 데이터를 꺼내는 기능

3-1 PriorityQueue

  • 특징 :
    우선순위를 가지고 큐(queue)로 일반적인 큐와는 다르게 원소에 우선순위를 부여하여 높은 순으로 먼전 반환한다.

3-2 ArrayDequeue

  • 특징 :
    deque는 양쪽으로 넣고 빼는 것이 가능한 큐 자료구조이다.

4.Map Collection

  • 특징: List와 Set이 순서나 집합적인 개념의 인터페이스라면 Map은 검색의 개념이 기미된 인터페이스이다. Map 인터페이스는 데이터를 삽입할 때 Key와 Value의 형태로 삽입된다.

4-1 HashMap

  • 특징: 일반적으로 많이 사용하는 Key, Value 형태의 Map 자료구조 이다.

4-2 HashTable

  • 특징: HashMap과 동일 특징을 가지고 있지만 Thread-Safe하여 동기화를 지원한다.

4-2 LinkedHashMap

  • 특징: Map 형태의 자료구조 이지만 입력된 순서대로 순서를 가진다.

4-2 TreeMap

  • 특징: 이진트리로 구성되어 있고, TreeSet과 같이 정렬하여 데이터를 저장하고 있다. 데이터를 저장할때 정렬하기 때문에 저장 시간이 다른 자료구조에 비해 올래 걸린다.

주요

  • 간단하게 각 인터페이스에 대해서 정리한다.

  • Collection: 가장 상위 인터페이스이다.

  • Set: 중복을 허용하지 않는 집합을 처리하기 위한 인터페이스이다.

  • SortedSet: 오름차순을 갖는 Set 인터페이스이다.

  • List: 순서가 있는 집합을 처리하기 위한 인터페이스이기 때문에 인덱스가 있어 위치를 지정하여 값을 찾을 수 있다. 중복을 허용하며, List 인터페이스를 상속받는 클래스 중에 가장 많이 사용하는 것은 ArrayList가 있다.

  • Queue: 여러 개의 객체를 처리하기 전에 담아서 처리할 때 사용하기 위한 인터페이스이다. 기본적으로 FIFO를 따른다.

  • SortMap: 키를 오름차순으로 정렬하는 Map 인터페이스이다.

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