Java Collection Framework: List, Set, Map, Queue, and Stack

hoon·2025년 1월 21일

JAVA

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타입	특징	중복 허용	순서 보장	대표 구현 클래스
List	순서가 있는 데이터, 인덱스로 접근 가능	O	O	ArrayList, LinkedList, Vector
Set	중복 제거, 순서 보장 없음 (일부 예외)	X	X (HashSet), O (LinkedHashSet)	HashSet, LinkedHashSet, TreeSet
Map	키-값 쌍 저장, 키는 중복 허용 안 함	키: X, 값: O	X (HashMap), O (LinkedHashMap)	HashMap, LinkedHashMap, TreeMap
Queue	선입선출(FIFO), 우선순위 기반 가능	O	O	LinkedList, PriorityQueue
Stack	후입선출(LIFO), 동기화 지원 가능	O	O	Stack

정리

List: 순서와 중복이 중요한 경우.
Set: 중복 제거가 필요한 경우.
Map: 키-값(Key-Value) 구조로 데이터를 관리할 때.
Queue: 선입선출(FIFO) 방식으로 데이터를 처리할 때.
Stack: 후입선출(LIFO) 방식으로 데이터를 처리할 때.

1. List

특징:
- 순서가 있는 데이터의 집합.
- 중복된 요소를 허용.
- 인덱스를 기반으로 요소에 접근 가능.
주요 구현 클래스:
1. ArrayList:
  - 배열 기반으로 구현.
  - 빠른 읽기 속도 (get()).
  - 크기를 동적으로 조절.
  - 삽입/삭제는 느림 (요소 이동 필요).
  - 특징: 데이터 읽기가 많고, 삽입/삭제가 적은 경우 적합.
```
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
System.out.println(list.get(0)); // 출력: 1
```
2. LinkedList:
  - 연결 리스트 기반으로 구현.
  - 빠른 삽입/삭제 속도 (앞/중간/뒤에서).
  - 읽기 속도는 느림 (get()).
  - 특징: 삽입/삭제가 빈번한 경우 적합.
```
List<Integer> list = new LinkedList<>();
list.add(1);
list.add(2);
System.out.println(list.get(0)); // 출력: 1
```
3. Vector:
  - ArrayList와 비슷하지만 스레드 안전.
  - 동기화 지원으로 멀티스레드 환경에서 사용 가능.
  - 동기화로 인해 단일 스레드에서는 비효율적.
```
List<Integer> list = new Vector<>();
list.add(1);
list.add(2);
```

2. Set

특징:
- 중복을 허용하지 않는 데이터의 집합.
- 순서를 보장하지 않거나 특정 규칙에 따라 순서를 유지.
주요 구현 클래스:
1. HashSet:
  - 해시 기반으로 구현.
  - 순서를 보장하지 않음.
  - 데이터 검색/삽입/삭제가 빠름 (O(1)).
  - 특징: 순서가 중요하지 않고, 중복 제거가 필요할 때 적합.
```
Set<Integer> set = new HashSet<>();
set.add(1);
set.add(2);
set.add(1); // 중복 허용하지 않음
System.out.println(set); // 출력: [1, 2]
```
2. LinkedHashSet:
  - HashSet과 유사하지만 입력 순서 유지.
  - 삽입한 순서대로 데이터 저장.
  - 특징: 순서를 유지하면서 중복을 제거하고 싶을 때 적합.
```
Set<Integer> set = new LinkedHashSet<>();
set.add(1);
set.add(2);
set.add(1); // 중복 허용하지 않음
System.out.println(set); // 출력: [1, 2]
```
3. TreeSet:
  - 정렬된 순서로 데이터를 저장.
  - 이진 트리 기반으로 구현.
  - 검색, 삽입, 삭제가 느림 (O(log n)).
  - 특징: 정렬된 데이터가 필요할 때 적합.
```
Set<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(2);
set.add(1);
set.add(3);
System.out.println(set); // 출력: [1, 2, 3]
```

3. Map

특징:
- 키-값(Key-Value) 쌍으로 데이터를 저장.
- 키는 중복을 허용하지 않음, 값은 중복 가능.
주요 구현 클래스:
1. HashMap:
  - 해시 기반으로 구현.
  - 순서를 보장하지 않음.
  - 빠른 검색/삽입/삭제 (O(1)).
  - 특징: 순서가 중요하지 않고, 키-값 쌍이 필요할 때 적합.
```
Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "One");
map.put(2, "Two");
map.put(1, "Duplicate"); // 키 중복 시 덮어씀
System.out.println(map); // 출력: {1=Duplicate, 2=Two}
```
2. LinkedHashMap:
  - HashMap과 유사하지만 입력 순서 유지.
  - 삽입한 순서대로 데이터 저장.
  - 특징: 순서를 유지하며 키-값 쌍을 저장하고 싶을 때 적합.
```
Map<Integer, String> map = new LinkedHashMap<>();
map.put(1, "One");
map.put(2, "Two");
System.out.println(map); // 출력: {1=One, 2=Two}
```
3. TreeMap:
  - 정렬된 순서로 키를 저장.
  - 이진 트리 기반으로 구현.
  - 검색, 삽입, 삭제가 느림 (O(log n)).
  - 특징: 키의 정렬된 순서가 필요할 때 적합.
```
Map<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(2, "Two");
map.put(1, "One");
map.put(3, "Three");
System.out.println(map); // 출력: {1=One, 2=Two, 3=Three}
```

4. Queue

특징:
- 선입선출(FIFO) 원칙에 따라 동작.
- 순서를 유지하며, 데이터 삽입과 제거.

주요 구현 클래스:

LinkedList:

Queue 인터페이스를 구현.
삽입(offer)과 제거(poll) 작업 지원.

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
queue.offer(1);
queue.offer(2);
System.out.println(queue.poll()); // 출력: 1

PriorityQueue:

요소를 우선순위 순서에 따라 정렬하여 저장.
기본적으로 최소 힙(Min-Heap) 구조 사용.

Queue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
queue.offer(3);
queue.offer(1);
queue.offer(2);
System.out.println(queue.poll()); // 출력: 1

5. Stack

특징:
- 후입선출(LIFO) 원칙에 따라 동작.
- 요소 삽입(push)과 제거(pop)을 지원.
- 특징: 재귀적 알고리즘 구현이나 데이터 역순 처리에 적합.

주요 구현 클래스:

Stack:

Vector 클래스를 확장한 클래스.
동기화 지원 (멀티스레드 환경에 적합).

Stack<Integer> stack = new Stack<>();
stack.push(1);
stack.push(2);
System.out.println(stack.pop()); // 출력: 2

요약 표

타입	구현 클래스	특징	중복 허용	순서 보장
List	ArrayList	배열 기반, 읽기 빠름	O	O
	LinkedList	연결 리스트, 삽입/삭제 빠름	O	O
	Vector	ArrayList와 유사, 스레드 안전	O	O
Set	HashSet	순서 없음, 빠른 검색	X	X
	LinkedHashSet	입력 순서 유지	X	O
	TreeSet	정렬된 순서	X	O (정렬 순서)
Map	HashMap	순서 없음, 빠른 검색	키: X, 값: O	X
	LinkedHashMap	입력 순서 유지	키: X, 값: O	O
	TreeMap	정렬된 키 순서	키: X, 값: O	O (정렬 순서)
Queue	LinkedList	선입선출(FIFO), 일반적인 큐	O	O
	PriorityQueue	우선순위 기반	O	O (우선순위)
Stack	Stack	후입선출(LIFO), 동기화 지원	O	O

결론

List: 순서가 중요하고 중복 허용.
Set: 중복 제거가 필요하고, 순서를 유지하거나 정렬이 필요할 때.
Map: 키-값 쌍을 관리.
Queue: 선입선출(FIFO) 방식이나 우선순위 기반 데이터 처리.
Stack: 후입선출(LIFO) 방식으로 데이터 처리.

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