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公開：2024-06-14

JavaのArrayListとは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

ArrayListとは

ArrayListは、Javaプログラミング言語で提供されている可変長の配列を実装したクラスです。ArrayListは、java.utilパッケージに含まれており、リスト内の要素を動的に追加、削除、および取得することができます。

ArrayListは、내부적には配列を사용して요소を格納しています。요소が追加されると、내부配列のサイズが自動的に拡張され、요素が削除されると、内部配列のサイズが自動的に縮小されます。

ArrayListは、インデックスを使用して要素にアクセスすることができます。インデックスは0から始まり、リストの最後の要素のインデックスは、リストのサイズから1を引いた値になります。

ArrayListは、ジェネリクスをサポートしているため、格納する要素の型を指定することができます。これにより、コンパイル時に型の安全性が保証され、実行時のエラーを防ぐことができます。

ArrayListは、シンプルで使いやすいインターフェースを提供しており、要素の追加、削除、検索、ソートなどの一般的な操作を効率的に実行できます。そのため、Javaプログラミングにおいて広く使用されているコレクションクラスの1つです。

ArrayListの特徴と利点

ArrayListの主な特徴は、動的なサイズ変更が可能な点です。要素を追加するたびに、内部的に配列のサイズが自動的に拡張されるため、事前にサイズを指定する必要がありません。

また、ArrayListは、要素の挿入や削除が高速であるという利点があります。要素の追加や削除は、内部配列の最後に対して行われるため、O(1)の時間計算量で実行できます。

• ArrayListのサイズ変更と拡張
• ArrayListの要素の追加と削除
• ArrayListの検索とソート

ArrayListのサイズ変更と拡張

ArrayListは、要素が追加されるたびに、内部的に使用している配列のサイズを自動的に拡張します。デフォルトでは、初期サイズが10の配列が作成され、要素が追加されると、サイズが不足した場合は、現在のサイズの1.5倍に拡張されます。

また、ArrayListコンストラクタで初期容量を指定することもできます。初期容量を指定すると、指定したサイズの配列が作成され、要素が追加されるたびに、必要に応じてサイズが拡張されます。

サイズの拡張は、ArrayList内部で自動的に行われるため、プログラマーが明示的にサイズを管理する必要はありません。これにより、動的なデータ構造としてArrayListを使用することができます。

ArrayListの要素の追加と削除

ArrayListは、add()メソッドを使用して要素を追加することができます。add()メソッドは、リストの最後に要素を追加し、サイズを1つ増やします。

また、remove()メソッドを使用して要素を削除することができます。remove()メソッドは、指定されたインデックスの要素を削除し、その後ろにある要素を1つずつ前にシフトします。

要素の追加や削除は、内部配列の最後に対して行われるため、高速に実行できます。ただし、要素の挿入や削除が頻繁に行われる場合は、パフォーマンスが低下する可能性があります。

ArrayListの検索とソート

ArrayListは、contains()メソッドを使用して、指定された要素がリスト内に存在するかどうかを確認することができます。また、indexOf()メソッドを使用して、指定された要素が最初に出現するインデックスを取得することができます。

さらに、Collections.sort()メソッドを使用して、ArrayListの要素をソートすることができます。Collections.sort()メソッドは、デフォルトでは要素の自然順序付けに基づいてソートを行います。

検索やソートは、リスト内の要素数に応じて時間がかかる場合があります。大量の要素を扱う場合は、他のデータ構造やアルゴリズムを検討する必要があります。

ArrayListの使用例

ArrayListの基本的な使用例を以下に示します。まず、ArrayListをインスタンス化し、add()メソッドを使用して要素を追加します。

次に、get()メソッドを使用して、指定されたインデックスの要素を取得し、size()メソッドを使用して、リストのサイズを取得します。

• ArrayListのインスタンス化と要素の追加
• ArrayListからの要素の取得
• ArrayListの拡張for文による走査

ArrayListのインスタンス化と要素の追加

List list = new ArrayList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("orange");

上記のコードでは、ArrayListをインスタンス化し、add()メソッドを使用して文字列要素を追加しています。ジェネリクスを使用して、リストに格納される要素の型をStringに指定しています。

このように、ArrayListは型安全であり、コンパイル時に要素の型が確認されます。型の不一致によるエラーを防ぐことができます。

ArrayListからの要素の取得

String element = list.get(0);
int size = list.size();

上記のコードでは、get()メソッドを使用して、インデックス0の要素を取得しています。また、size()メソッドを使用して、リストのサイズを取得しています。

get()メソッドは、指定されたインデックスの要素を返します。インデックスは0から始まり、リストのサイズより小さい値でなければなりません。

ArrayListの拡張for文による走査

for (String element : list) {
    System.out.println(element);
}

上記のコードでは、拡張for文を使用して、ArrayListの要素を順番に処理しています。拡張for文は、リストの要素を1つずつ取り出し、指定された変数に代入します。

拡張for文を使用することで、インデックスを明示的に管理する必要がなく、シンプルにリストの要素を処理することができます。リストのサイズが大きい場合でも、効率的に要素を走査できます。

ArrayListとLinkedListの比較

ArrayListとLinkedListは、ともにJavaのコレクションフレームワークで提供されるリスト実装ですが、内部構造と特性が異なります。それぞれの特徴を理解することで、状況に応じて適切なリストを選択することができます。

ArrayListは、インデックスを使用したランダムアクセスが高速であるのに対し、LinkedListは、要素の挿入や削除が高速であるという特徴があります。

• ArrayListとLinkedListの内部構造の違い
• ArrayListとLinkedListのパフォーマンス比較
• ArrayListとLinkedListの使い分け

ArrayListとLinkedListの内部構造の違い

ArrayListは、내部的に動的な配列を使用して要素を格納しています。要素は、連続したメモリ空間に配置され、インデックスを使用して高速にアクセスできます。

一方、LinkedListは、各要素がノードと呼ばれるオブジェクトに格納され、各ノードが前後のノードへの参照を持つ双方向リンクリスト構造を使用しています。要素へのアクセスには、リストの先頭から順番にノードをたどる必要があります。

ArrayListとLinkedListのパフォーマンス比較

ArrayListは、インデックスを使用したランダムアクセスが高速であるため、要素の取得や変更に優れています。ただし、要素の挿入や削除では、必要に応じて要素のシフトが発生するため、パフォーマンスが低下する可能性があります。

LinkedListは、要素の挿入や削除が高速です。新しいノードを作成し、リンクを変更するだけで済むため、要素のシフトは発生しません。しかし、インデックスを使用したランダムアクセスは、リストの先頭から順番にノードをたどる必要があるため、ArrayListと比較して遅くなります。

ArrayListとLinkedListの使い分け

ArrayListは、ランダムアクセスが頻繁に行われるシナリオや、リストのサイズがあらかじめわかっている場合に適しています。また、インデックスを使用した要素の取得や変更が高速であるため、検索や更新が主な操作である場合に適しています。

LinkedListは、要素の挿入や削除が頻繁に行われるシナリオや、リストのサイズが動的に変化する場合に適しています。また、リストの先頭や末尾での操作が多い場合にも適しています。

※上記コンテンツはAIで確認しておりますが、間違い等ある場合はコメントよりご連絡いただけますと幸いです。

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