231014 - 자바의 정석 chapter 11 (컬렉션 프레임워크)

⭐컬렉션 프레임워크

• 컬렉션 - 여러 객체(데이터)를 모아 놓은 것
• 프레임워크 - 표준화, 정형화된 체계적인 프로그래밍 방식
  • 생산성이 높아짐, 유지보수가 용이함
• 컬렉션 프레임워크
  • 컬렉션(다수의 객체)을 다루기 위한 표준화된 프로그래밍 방식
  • 컬렉션을 쉽고 편리하게 다룰 수 있는 다양한 클래스 제공 (저장, 삭제, 검색, 정렬)
  • java.util 패키지에 포함, JDK1.2부터 제공
• 컬렉션 클래스
  • 다수의 데이터를 저장할 수 있는 클래스(ex : Vector, ArrayList, HashSet)

 

 

 

⭐컬렉션 프레임워크의 핵심 인터페이스

• List
  • 순서가 있는 데이터의 집합, 데이터의 중복 허용
    (ex : 대기자 명단)
  • ArrayList, LinkedList, Stack, Vector
• Set
  • 순서를 유지하지 않는 데이터의 집합, 데이터의 중복을 허용하지 않음
    (ex : 소수의 집합)
  • HashSet, TreeSet
• Map
  • 키와 값의 쌍으로 이루어진 데이터의 집합, 순서 유지x, 키는 중복을 허용하지 않고 값은 중복을 허용
    (ex : 우편번호, 지역번호, ID/PW)
  • HashMap, TreeMap, Hashtable, Properties

 

 

 

⭐컬렉션 인터페이스의 메서드

• List 인터페이스 - 중복⭕ / 순서 ⭕ 

•  Set 인터페이스 - 중복❌ / 순서 ❌

• Map 인터페이스 - 중복(키 ❌, 값 ⭕) / 순서 ❌

void clear()	해당 맵(map)의 모든 매핑(mapping)을 제거함.
boolean containsKey(Object key)	해당 맵이 전달된 키를 포함하고 있는지를 확인함.
boolean containsValue(Object value)	해당 맵이 전달된 값에 해당하는 하나 이상의 키를 포함하고 있는지를 확인함.
V get(Object key)	해당 맵에서 전달된 키에 대응하는 값을 반환함. 만약 해당 맵이 전달된 키를 포함한 매핑을 포함하고 있지 않으면 null을 반환함.
boolean isEmpty()	해당 맵이 비어있는지를 확인함.
Set<K> keySet()	해당 맵에 포함되어 있는 모든 키로 만들어진 Set 객체를 반환함.
V put(K key, V value)	해당 맵에 전달된 키에 대응하는 값으로 특정 값을 매핑함.
V remove(Object key)	해당 맵에서 전달된 키에 대응하는 매핑을 제거함.
V replace(K key, V value)	해당 맵에서 전달된 키에 대응하는 값을 특정 값으로 대체함.
boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)	해당 맵에서 특정 값에 대응하는 전달된 키의 값을 새로운 값으로 대체함.
int size()	해당 맵의 매핑의 총 개수를 반환함.
boolean remove(Object key, Object value)	해당 맵에서 특정 값에 대응하는 특정 키의 매핑을 제거함.

 

 

 

 

⭐ArrayList

• 기존의 Vector를 개선한 것으로 구현원리와 기능적으로 동일
• Vector는 자체적으로 동기화처리가 되어 있다.
• List 인터페이스를 구현하므로, 저장순서가 유지되고 중복을 허용
• 데이터의 저장 공간으로 배열을 사용
• 모든 종류의 객체 저장 가능

⭐ArrayList 메서드

• 생성자
  • new ArrayList() : 기본 크기가 10인 배열 생성
  • new ArrayList(기본크기) : 기본 크기를 지정 (배열이 다 차면 기본크기만큼 사이즈가 증가함)
  • new ArrayList<제네릭>() : 배열 값의 타입을 지정
    • ※ 제네릭 (Generic)
       - 컬렉션 객체를 생성할 때 저장되는 데이터의 타입을 미리 지정하는 기능
       - 제네릭으로 지정한 타입 외에는 담길 수 없도록 함
• 주요 메소드
  • .add((index), val): 순서대로 리스트를 추가, 배열 사이즈 초과 시 초기 설정된 사이즈만큼 자동으로 사이즈가 증가함, 인덱스를 추가로 지정해주면 해당 인덱스에 값을 삽입
  • .get(index): 해당 인덱스의 값 반환
  • .set(index, val): 인덱스로 값 변경
  • .indexOf(val): 값을 제공하면 해당 값의 첫번째 인덱스를 반환
  • .lastindexOf(val): 해당 값의 마지막 인덱스 반환
  • .remove(index or val): 해당 인덱스의 값 or 해당 값 중 첫번째 값 삭제
  • .contains(val): 해당 값이 배열에 있는지 검색해서 true / false 반환
  • .containsAll(val1, val2...): argument로 제공한 컬렉션의 모든 값이 포함되어 있는지 여부를 true / false로 반환
  • .toArray(): ArrayList 타입의 인스턴스를 일반 배열 타입으로 반환, 저장할 배열 타입에 맞춰 자동 형변환, 배열 크기 또한 자동으로 맞춰서 바꿔줌
  • .clear(): 값 모두 삭제
  • .isEmpty(): 비었으면 true, 하나라도 값이 있으면 false 반환
  • .addAll(arr2): 두 컬렉션을 합침
  • .retainAll(arr2): argument로 제공한 컬렉션 내에 들어있는 값을 제외하고 모두 지워줌
  • .removeAll(arr2): argument로 제공한 컬렉션 내에 들어있는 값과 일치하는 값을 모두 지워줌, retainAll() 메소드와 반대
  • .size(): 요소 개수 반환

⭐ArrayList 에 저장된 객체의 삭제과정

1. 삭제할 데이터 아래의 데이터를 한 칸씩 위로 복사해서 삭제할 데이터를 덮어쓴다.
2. 데이터가 모두 한 칸씩 이동했으므로 마지막 데이터는 null로 변경한다.
3. 데이터가 삭제되어 데이터의 개수가 줄었으므로 size의 값을 감소시킨다.
   
   *마지막 데이터를 삭제하는 경우에는 1의 과정은 필요없다.
   *ArrayList에 저장된 마지막 객체부터 삭제하면 배열 복사가 발생하지 않는다. (빠르고 깔끔하게 지워진다.)

 

 

 

⭐LInkeList

배열의 장단점
장점 : 배열은 구조가 간단하고 데이터를 읽는데 걸리는 시간이 짧다.
단점 : 크기를 변경할 수 없다. 크기를 변경해야 하는 경우 새로운 배열을 생성 후 데이터를 복사해야 한다.
          크기 변경을 피하기 위해 충분히 큰 배열을 생성하면 메모리가 낭비된다.
단점2 : 비순차적인 데이터의 추가, 삭제에 시간이 많이 걸린다.
          그러나 순차적인 데이터 추가(끝에 추가)와 삭제(끝부터 삭제)는 빠르다.

• 배열과 달리 불연속적으로 존재하는 데이터를 연결
• 단 한번의 참조변경만으로 데이터의 삭제가 가능하다.
• 한번의 노드 객체생성과 두 번의 참조변경만으로 데이터의 추가가 가능하다.
• 연결리스트, 데이터의 접근성이 나쁘다.
• 더블리 링크드 리스트 : 이중 연결리스트, 접근성 향상(다음 요소와, 이전 요소의 주소를 함께 참조함)
• 더블리 써큘러 리스트 : 이중 원형 연결리스트(다음 요소, 이전 요소, 맨 앞이 맨 끝을  맨 끝이 맨 앞을 참조)
  
  

성능비교
순차적인 추가 / 삭제 : ArrayList가 빠르다.
비순차적인 추가 / 삭제 : LinkedList가 빠르다.
접근시간 : ArrayList가 빠르다. (인덱스가 n인 데이터의 주소 = 배열의 주소 + n*데이터 타입의 크기)

 

 

 

 

 

⭐스택과 큐

• 스택 : LIFO구조, 마지막에 저장된 것을 제일 먼저 꺼내게 된다.
  
  • 저장(push) / 추출(pop)
  • 배열을 가지고 만드는 게 유리하다.

empty()	boolean	Stack이 비어있는지 알려준다.
peek()	Object	Stack의 맨 위에 저장되어 있는 객체를 반환.(확인만 가능 꺼내지는 못함)
pop()	Object	Stack의 맨 위에 저장되어 있는 객체를 꺼낸다.
push(Object item)	Object	Stack에 객체(item)을 저장한다.
size()	Integer	Stack에 추가된 데이터의 크기를 반환.
show()	String	Stack에 포함되어 있는 모든 데이터를 String타입으로 변환하여 반환
clear()		현재 Stack에 포함되어 있는 모든 데이터를 삭제

• 큐 : FIFO구조, 제일 먼저 저장된 것을 제일 먼저 꺼내게 된다.
  • 저장(offer) / 추출(poll)
  • 링크드리스트를 가지고 만드는 게 유리하다.

add()	Object	큐에 데이터를 저장한다.
poll()	Object	가장 먼저 저장된 데이터를 큐에서 삭제하고 삭제한 데이터를 반환
peek()	Object	큐에 가장 먼저 저장된 데이터를 반환
size()	Integer	큐에 추가된 데이터의 크기를 반환.
show()	String	큐에 포함되어 있는 모든 데이터를 String타입으로 변환하여 반환
clear()		현재 Stack에 포함되어 있는 모든 데이터를 삭제

 

⭐스택과 큐의 활용

• 스택 : 수식계산, 수식괄호검사, 웹브라우저의 뒤로/ 앞으로
• 큐 : 최근사용문서, 인쇄작업 대기 목록, 버퍼