MapとHashMap

Mapはキーと値のペアのコレクションです。このレッスンでは、Mapの使用方法を学びます。

Mapインターフェースの特徴

特徴	説明
キーと値のペア	各要素にキーと値がある
キーは一意	キーは一意、値は重複可能
順序なし	HashMapは順序なし

HashMap

HashMapは最も一般的に使用されるMap実装です。

HashMapの作成

JAVA

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

Map<String, Integer> map1 = new HashMap<>();
Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>(100);  // 指定容量
Map<String, Integer> map3 = new HashMap<>(map1);  // 他のMapから作成

基本操作

JAVA

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
        
        // キーと値のペアを追加
        scores.put("Alice", 95);
        scores.put("Bob", 88);
        scores.put("Charlie", 92);
        System.out.println("Map: " + scores);
        
        // 値を取得
        int aliceScore = scores.get("Alice");
        System.out.println("Aliceのスコア: " + aliceScore);
        
        // 値を取得（キーが存在しない場合にデフォルト値を返す）
        int davidScore = scores.getOrDefault("David", 0);
        System.out.println("Davidのスコア: " + davidScore);
        
        // チェック
        System.out.println("Aliceを含む: " + scores.containsKey("Alice"));
        System.out.println("95を含む: " + scores.containsValue(95));
        System.out.println("サイズ: " + scores.size());
        
        // 変更
        scores.put("Alice", 98);  // 古い値を上書き
        System.out.println("更新後のAlice: " + scores.get("Alice"));
        
        // 削除
        scores.remove("Bob");
        System.out.println("削除後: " + scores);
    }
}

putIfAbsent

JAVA

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 95);

// キーが存在しない場合にのみ追加
map.putIfAbsent("Alice", 100);  // 上書きされない
map.putIfAbsent("Bob", 88);     // 追加される

System.out.println(map);  // {Alice=95, Bob=88}

走査方法

方法1：keySetを走査

JAVA

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 95);
map.put("Bob", 88);
map.put("Charlie", 92);

for (String key : map.keySet()) {
    System.out.println(key + ": " + map.get(key));
}

方法2：valuesを走査

JAVA

for (int value : map.values()) {
    System.out.println(value);
}

方法3：entrySetを走査

JAVA

for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}

方法4：Lambda

JAVA

map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + ": " + value));

例：Mapの走査

JAVA

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
        scores.put("Alice", 95);
        scores.put("Bob", 88);
        scores.put("Charlie", 92);
        
        // entrySetで走査
        System.out.println("=== entrySet走査 ===");
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : scores.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
        
        // Lambdaで走査
        System.out.println("=== Lambda走査 ===");
        scores.forEach((name, score) -> 
            System.out.println(name + "のスコアは" + score));
    }
}

▶ 試してみよう

TreeMap

TreeMapは赤黒木ベースで、キーが自動的にソートされます。

例：TreeMap

JAVA

import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new TreeMap<>();
        map.put("Charlie", 92);
        map.put("Alice", 95);
        map.put("Bob", 88);
        
        // キーでソート
        map.forEach((key, value) -> 
            System.out.println(key + ": " + value));
        // Alice: 95
        // Bob: 88
        // Charlie: 92
    }
}

▶ 試してみよう

LinkedHashMap

LinkedHashMapは挿入順序を維持します。

例：LinkedHashMap

JAVA

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

public class LinkedHashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();
        map.put("Charlie", 92);
        map.put("Alice", 95);
        map.put("Bob", 88);
        
        // 挿入順序
        map.forEach((key, value) -> 
            System.out.println(key + ": " + value));
        // Charlie: 92
        // Alice: 95
        // Bob: 88
    }
}

▶ 試してみよう

一般的なMapメソッド

メソッド	説明
`put(K, V)`	キーと値のペアを追加
`get(K)`	値を取得
`getOrDefault(K, V)`	値を取得、存在しない場合はデフォルト値
`putIfAbsent(K, V)`	キーが存在しない場合に追加
`remove(K)`	キーと値のペアを削除
`containsKey(K)`	キーを含むか
`containsValue(V)`	値を含むか
`keySet()`	すべてのキーをSetとして取得
`values()`	すべての値をCollectionとして取得
`entrySet()`	すべてのエントリをSetとして取得
`size()`	サイズ
`isEmpty()`	空かどうか
`clear()`	すべてクリア
`putAll(Map)`	すべて追加

Mapの比較

特徴	HashMap	TreeMap	LinkedHashMap
順序	順序なし	ソート済み	挿入順
実装	ハッシュテーブル	赤黒木	リンクリスト + ハッシュテーブル
パフォーマンス	O(1)	O(log n)	O(1)
nullキー	1つ許可	許可しない	1つ許可

例：単語頻度カウンター

JAVA

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class WordCount {
    public static Map<String, Integer> count(String text) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        String[] words = text.toLowerCase().split("\\s+");
        
        for (String word : words) {
            map.put(word, map.getOrDefault(word, 0) + 1);
        }
        
        return map;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        String text = "hello world hello java world hello";
        Map<String, Integer> counts = count(text);
        
        counts.forEach((word, count) -> 
            System.out.println(word + ": " + count));
        // hello: 3
        // world: 2
        // java: 1
    }
}

例：グループ化

JAVA

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class GroupBy {
    public static Map<String, List<String>> groupByFirstChar(List<String> list) {
        Map<String, List<String>> map = new HashMap<>();
        
        for (String s : list) {
            String key = s.substring(0, 1).toUpperCase();
            map.computeIfAbsent(key, k -> new ArrayList<>()).add(s);
        }
        
        return map;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Alice");
        names.add("Bob");
        names.add("Charlie");
        names.add("David");
        names.add("Eve");
        
        Map<String, List<String>> groups = groupByFirstChar(names);
        groups.forEach((key, value) -> 
            System.out.println(key + ": " + value));
        // A: [Alice]
        // B: [Bob]
        // C: [Charlie]
        // D: [David]
        // E: [Eve]
    }
}

❓ よくある質問

Q HashMapのキーはnullにできますか？

A はい、nullキーは1つだけ許可されます。値は複数のnullを持つことができます。

Q HashMapは重複キーをどのように検出しますか？

A まずhashCodeを比較し、次にequalsを比較します。HashSetと同様です。

Q HashMapはスレッドセーフですか？

A いいえ。マルチスレッドシナリオにはConcurrentHashMapを使用してください。

📖 まとめ

Mapはキーと値のペアのコレクションで、キーは一意
HashMapは順序なし、TreeMapはソート済み、LinkedHashMapは挿入順を維持
走査方法：keySet/values/entrySet/Lambda
一般的なメソッド：put/get/remove/containsKey/forEach

📝 演習

単語頻度: 文字列内の各単語の出現回数をカウント
グループ化: 学生を成績レベル（優秀/良好/及格/不及格）でグループ化
キャッシュ: HashMapを使用して簡単なキャッシュを実装

次のレッスン

次のレッスンでは、ジェネリクスを学びます — Javaジェネリクスを理解します。