プログラミング

.NETコレクション完全ガイド

最終更新： 23/03/2025
1 分の読み

.NETの「コレクション」(Collections)は、データを効率的に格納・操作するための強力なツールです。これらは、異なるデータ型の要素を保持し、さまざまな操作（追加、削除、検索、ソートなど）を簡単に実行できるようにするため、プログラムの効率性を大幅に向上させます。本記事では、.NETにおけるコレクションの基本的な概念から、主要なコレクションの種類、使用方法、最適な選択方法まで、包括的に解説します。

コレクションとは？

コレクションとは、複数のデータをまとめて管理するためのオブジェクトです。例えば、配列やリスト、辞書（ディクショナリ）など、さまざまな形でデータを格納することができます。コレクションを使用することで、プログラム内でデータの管理が容易になり、効率的なアルゴリズムの実装が可能となります。

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コレクションの種類

.NETには、いくつかの異なるタイプのコレクションがあります。これらのコレクションは、用途や要求されるパフォーマンスに応じて適切に選択されるべきです。以下は、主要なコレクションの種類です。

1. 配列（Array）

配列は最も基本的なコレクション型で、固定長のデータの集合を管理します。配列はサイズが固定されているため、サイズの変更が必要な場合には再作成しなければならず、柔軟性に欠けることがあります。

csharp
int[] numbers = new int[5];
numbers[0] = 1;
numbers[1] = 2;

2. リスト（List）

Listは、動的にサイズを変更できる配列のようなコレクションです。要素の追加、削除、検索が高速に行えます。特に、サイズが動的に変化する場合に非常に便利です。

csharp
List<int> numbersList = new List<int>();
numbersList.Add(1);
numbersList.Add(2);
numbersList.Add(3);

3. 辞書（Dictionary）

Dictionaryは、キーと値のペアを格納するコレクションです。特定のキーを使って迅速に値を検索できるため、高速な検索操作が必要な場合に非常に効果的です。

csharp
Dictionary<string, int> studentScores = new Dictionary<string, int>();
studentScores.Add("Alice", 85);
studentScores.Add("Bob", 92);

4. キュー（Queue）

Queueは、FIFO（First In, First Out）の原則に従ってデータを管理します。最初に追加された要素が最初に取り出されます。順番に処理する必要があるデータに適しています。

csharp
Queue<string> queue = new Queue<string>();
queue.Enqueue("apple");
queue.Enqueue("banana");

5. スタック（Stack）

Stackは、LIFO（Last In, First Out）の原則に従うコレクションで、最後に追加された要素が最初に取り出されます。再帰的な操作や逆順での処理に適しています。

csharp
Stack<string> stack = new Stack<string>();
stack.Push("first");
stack.Push("second");

6. リンクリスト（LinkedList）

LinkedListは、各要素が次の要素への参照を持っている双方向のリストです。要素の追加や削除がリストの任意の位置で効率的に行えます。

csharp
LinkedList<int> linkedList = new LinkedList<int>();
linkedList.AddLast(1);
linkedList.AddLast(2);

コレクションの選択基準

コレクションを選択する際には、以下の要素を考慮する必要があります。

  • 要素の順序: 順番を保持したい場合は、ListやLinkedListが適しています。

  • 検索性能: 特定の要素を迅速に検索したい場合は、Dictionaryが有効です。

  • 挿入・削除の頻度: 頻繁に挿入や削除を行う場合は、LinkedListやQueue, Stackが有利です。

  • メモリ効率: 大量のデータを格納する場合には、メモリの使い方にも注意を払い、適切なコレクションを選ぶことが重要です。

コレクションの操作

.NETコレクションを操作するためには、いくつかの便利なメソッドやプロパティがあります。以下は代表的な操作例です。

1. 追加（Add）

要素をコレクションに追加する操作です。例えば、ListではAddメソッドを使用します。

csharp
List<int> list = new List<int>();
list.Add(10); // 要素の追加

2. 削除（Remove）

特定の要素を削除するには、Removeメソッドを使用します。ListやDictionaryなどで利用できます。

csharp
list.Remove(10); // 指定した要素の削除

3. 検索（Find）

要素を検索するには、FindメソッドやLINQを使用することが一般的です。

csharp
int foundNumber = list.Find(x => x == 10); // 条件に一致する要素を検索

4. 並べ替え（Sort）

Listなどのコレクションでは、Sortメソッドを使用して要素を並べ替えることができます。

csharp
list.Sort(); // 昇順に並べ替え

イミュータブルコレクション

最近では、イミュータブル（不変）コレクションも注目されています。これらのコレクションは、要素を変更することができず、スレッドセーフな操作が可能です。ImmutableList, ImmutableDictionaryなどが代表的です。

csharp
var immutableList = ImmutableList.Create(1, 2, 3);

LINQを利用したコレクション操作

LINQ（Language Integrated Query）は、コレクションの操作を直感的に行える強力なツールです。コレクションのフィルタリングや集計を簡単に行うことができます。

csharp
var evenNumbers = list.Where(x => x % 2 == 0).ToList();

コレクションのパフォーマンス

コレクションの選択において、パフォーマンスを考慮することは重要です。例えば、ListのAddメソッドは、要素の追加が高速ですが、途中の要素を削除したり挿入したりする場合、パフォーマンスが低下する可能性があります。一方、LinkedListは挿入や削除が効率的ですが、インデックスアクセスは遅くなります。

Dictionaryは高速な検索性能を誇りますが、順序は保証されません。これに対し、Listは順序が保持されますが、検索に時間がかかる場合があります。

結論

.NETのコレクションは、アプリケーションのパフォーマンスと効率を大幅に向上させる重要なツールです。適切なコレクションを選択し、効率的に操作することは、システムのスケーラビリティとメンテナンス性に大きな影響を与えます。コレクションの選択は、使用するシナリオに応じて慎重に行うべきです。

最終更新： 23/03/2025
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