53. 컬렉션(ArrayList, Queue, Stack, Hashtable)

컬렉션이란 같은 성격을 띈 데이터의 모음을 담는 자료구조를 말한다. 

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public abstrack class Array : ICloneable, IList, ICollection, IEnumerable

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- ArrayList

가장 배열과 닮은 컬렉션이다. 

컬렉션의 요소에 접근할 때는 [ ] 연산자를 이용하고, 특정 위치에 있는 요소에 데이터를 임의로 할당할 수 있다.

한편, 배열과는 달리 컬렉션을 생성할 때 용량을 미리 지정할 필요 없이 필요에 따라 자동으로 그 용량이 늘어나거나 줄어든다.

ArrayList에서 가장 중요한 메소드는 Add(), RemoveAt(), Insert() 이렇게 세 개이다.

Add() : 컬렉션의 가장 마지막에 있는 요소 뒤에 새 요소를 추가

RemoveAt() : 특정 인덱스에 있는 요소를 제거

Insert() : 원하는 위치에 새 요소를 삽입

 

<예제>

using System;
using System.Collections;

namespace MoreOnArray
{
    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ArrayList list = new ArrayList();
            for (int i = 10; i < 60; i+=10)
                list.Add(i);

            foreach (var obj in list)
                Console.Write($"{obj} "); //10 20 30 40 50
            Console.WriteLine();

            list.RemoveAt(2);
            foreach (var obj in list)
                Console.Write($"{obj} "); //10 20 40 50
            Console.WriteLine();

            list.Insert(2,"바보");
            foreach (var obj in list)
                Console.Write($"{obj} "); //10 20 바보 40 50
            Console.WriteLine();

            list.Add("abc");
            list.Add("def");
            foreach (var obj in list)
                Console.Write($"{obj} "); //10 20 바보 40 50 abc def
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

ArrayList가 다양한 형식의 객체를 담을 수 있는 이유는 다음의 Add.Inset() 메소드 선언을 보면 알 수 있다.

public virtual int Add(Object value)

public virtual void Inset(int index, Object value)

 

object 형식의 매개변수를 받고 있다.

모든 형식은 object를 상속하므로 object 형식으로 간줄될 수 있다.

Add() 메소드에 int 형식의 데이터를 넣더라도 정수 형식 그대로 입력되는 것이 아니라 object 형식으로 박싱되어 입력되는 것이다.

반대로 ArrayList의 요소에 접근해서 사용할 때는 원래의 데이터 형식으로 언박싱이 이루어진다.

박싱과 언박싱은 작지 않은 오버헤드를 요구하는 작업이다.

ArrayList가 다루는 데이터가 많으면 많아질수록 성능 저하는 더욱 늘어난다.

이것은 ArrayList만의 문제가 아니라 Stack, Queue, Hashtable 등의 컬렉션도 가지고 있다.

일반화 컬렉션을 쓰면 문제가 해소된다. 

 

- Queue

데이터나 작업을 차례대로 입력해뒀다가 입력된 순서대로 하나씩 꺼내 처리하기 위해 사용된다.

입력은 오직 뒤에서, 출력은 앞에서만 이루어진다.

Queue는 엄청나게 다양한 분야에 사용되고 있다.

OS에서 CPU가 처리해야 할 작업을 정리할 때, 프린터가 여러 문서를 출력할 때, 인터넷 동영상 스트리밍 서비스에서 콘텐츠를 버퍼링할 때 등...

입력 : Enqueue()

출력 : Dequeue()

<예제>

using System;
using System.Collections;

namespace Collections
{
    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Queue que = new Queue();
            que.Enqueue(1);
            que.Enqueue(2);
            que.Enqueue(3);
            que.Enqueue(4);
            que.Enqueue(5);
            que.Enqueue(6);
            que.Enqueue(7);
            que.Enqueue(8);
            que.Enqueue(9);
            que.Enqueue(10);

            while (que.Count > 0)
                Console.WriteLine(que.Dequeue());
        }
    }
}

<출력>

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

- Stack

예제

using System;
using System.Collections;

namespace Collections
{
    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Stack que = new Stack();
            que.Push(1);
            que.Push(2);
            que.Push(3);
            que.Push(4);
            que.Push(5);
            que.Push(6);
            que.Push(7);
            que.Push(8);
            que.Push(9);
            que.Push(10);

            while (que.Count > 0)
                Console.WriteLine(que.Pop());
        }
    }
}

출력

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

- Hashtable

사전 book을 키로, 책을 값으로 입력하는 식

탐색 속도가 빠르고 사용하기도 편함!

using System;
using System.Collections;

namespace Collections
{
    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Hashtable ht = new Hashtable();
            ht["book"] = "책";
            ht["Worker"] = "요리사";
            ht["tweet"] = "머스크의도지";


            Console.WriteLine(ht["book"]); //책
            Console.WriteLine(ht["Worker"]); //요리사
            Console.WriteLine(ht["tweet"]); //머스크의도지
        }
    }
}

배열과 다른 점은 배열이 데이터를 저장할 요소의 위치로 인덱스를 사용하는 반면에,

Hashtable 컬렉션은 키 데이터를 그대로 사용한다는 것이다.

 

앞의 예제에서는 문자열을 사용했지만 어떤 형식이든 키로 사용할 수 있다.

int도 float 형식도 클래스도!

 

Hashtable은 배열에서 인덱스를 이용해서 배열 요소에 접근하는 것에 준하는 탐색 속도를 자랑한다.

(탐색 속도가 거의 소요되지 않는다.)

 

ArrayLlist에서 원하는 데이터를 찾으려면 컬렉션을 정렬해 이진 탐색을 수행하거나 순차적으로 리스트를 탐색해나가지만, Hashtable은 키를 이용해서 단번에 데이터가 저장된 컬렉션 내의 주소를 계산해낸다.

이 작업을 해싱이라고 하는데 Hashtable의 이름은 이 알고리즘에서 유래한 것이다.

 

<컬렉션을 초기화하는 방법>

ArrayList, Queue, Stack은 배열의 도움을 받아 간단하게 초기화를 수행할 수 있다.

 

컬렉션의 생성자를 호출할 때 배열 객체를 매개변수로 넘기면

컬렉션 객체는 해당 배열을 바탕으로 내부 데이터를 채운다.

다음은 컬렉션의 초기화를 수행하는 예제 코드이다.

 

<예제>

using System;
using System.Collections;

namespace Collections
{
    class MainApp
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] arr = new int[] { 1, 2, 3, 4 };
            ArrayList list = new ArrayList(arr);
            Stack stack = new Stack(arr);
            Queue queue = new Queue(arr);

            ArrayList list2 = new ArrayList() { 1, 2, 3, 4 };

            foreach(var a in list)
            {
                Console.WriteLine($"{a} ");
            }
            Console.WriteLine();

            foreach (var a in stack)
            {
                Console.WriteLine($"{a} ");
            }
            Console.WriteLine();

            foreach (var a in queue)
            {
                Console.WriteLine($"{a} ");
            }
            Console.WriteLine();

            foreach (var a in list2)
            {
                Console.WriteLine($"{a} ");
            }
            Console.WriteLine();
        }
    }
}

<출력>

1
2
3
4

4
3
2
1

1
2
3
4

1
2
3
4

Hashtable을 초기화할 때는 딕셔너리 초기자를 이용한다.

            Hashtable ht = new Hashtable()
            {
                ["하나"] = 1,
                ["둘"] = 2,
                ["셋"] = 3
            };

아래와 같이 Hashtable을 초기화할 때도 컬렉션 초기자를 사용할 수 있다.
            Hashtable ht2 = new Hashtable()
            {
                { "하나",1},
                {"둘",2 },
                {"셋",3}
            };