Java ArrayListとListの使い方のサンプル

JavaのArrayListクラスとListインターフェースの使い方のサンプルです。

目次

仕組み ArrayListクラスとは
  ArrayListクラスとListインターフェースの関係
初期値 要素に初期値をセットする
取得 要素を取得(get、for文、拡張for文、forEach)
  要素を検索(containsとindexOfの違い)
  中身が空か、要素数を取得(isEmpty/size)
追加・更新 要素を追加・更新(add/set)
削除 要素を削除(remove/clear)
連結 リストを連結する (addAll)
使用 メソッドの引数と戻り値がリストの場合
  リストの中にリストがある場合

ArrayListクラスとは

ArrayListクラスの定義

public class ArrayList<E>
extends AbstractList<E> // 継承するクラス
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable // 実装するインターフェース

使用例

List<String> a = new ArrayList<>();

上記はArrayListクラスをインスタンス化してListインターフェイス型の変数aに代入しています。
この変数aは複数の値を持てるようになります。
<>はジェネリクスです。変数aの各値はStringであると宣言しています。

ArrayListの特徴

項目 説明
ArrayListの
変数のイメージ
java-ArrayList
ArrayList 1つの変数で同じ型の複数の値を保持できます。
値は、StringやIntegerなどの参照型です。int等の基本型は使用できません。
要素の位置は、インデックス(添字)で管理します。上記図では[0]、[1]、[2]、[3]がインデックスです。インデックスは0から始まります。
サイズをあとから変更できます。(配列は不可です)
各項目を要素(element)といいます。
要素へのアクセス インデックスを使用してランダムアクセス(特定の要素へのアクセス)するため速いです。
要素の追加や削除 最後尾に追加する場合は遅くはないです。
要素の先頭や途中に追加/削除する場合はインデックスを振り直すため遅いです。
例:インデックスが0,1,2の要素があるとします。
そのうちのインデックスの0を削除してインデックスが1と2になった場合、インデックスを0と1に振り直す動きが発生します。
要素の順序 順序はあります。インデックスで管理します。
値の重複 値の重複は可能です。
スレッドセーフ スレッドセーフではありません。
導入時期 バージョン1.2で導入されました。

ArrayListの初期容量(サイズ)

ArrayList(int initialCapacity)

ArrayListの要素数の初期容量(サイズ)のデフォルト値は10です。
要素が追加されていくと自動的に拡張されていきます。

初期容量(サイズ)は設定できます。
ArrayListのコンストラクタの引数に数値を指定します。
以下は初期容量(サイズ)を30とした場合です。

List<String> color = new ArrayList<>(30);

以下はOracleのJava8 API仕様のArrayListクラスのリンクです。
https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/ArrayList.html

ArrayListクラスとListインターフェースの関係

public class ArrayList<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

ArrayListクラスはListインターフェースを実装しています。

使用例

List<String> a = new ArrayList<>();

ArrayListクラスをインスタンス化する時、ArrayListクラスの独自のメソッドを使用しない限り、Listインターフェイス型の変数にすることが多いです。
Listインターフェイスにあるメソッドを使用できます。

以下はOracleのJava8 API仕様のListインターフェースのリンクです。
https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/List.html

 

要素に初期値をセットする

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
 
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
    	List<String> c = new ArrayList<>(Arrays.asList("赤","黄","青"));
    	c.add("オレンジ");
        System.out.println(c); //[赤, 黄, 青, オレンジ]
    }
}

8行目は、ArrayListのコンストラクタの引数にリストを指定しています。
※Arrays.asListはリストを返します。
9行目のように値の追加も可能です。

要素を取得(get、for文、拡張for文、forEach)

E get(int index);

getメソッドは、要素の位置を指定して取得します。要素の位置は0から始まります。

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> c1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("赤","黄","青"));

		System.out.println(c1.get(1)); // 黄
		
        for (int i = 0; i < c1.size(); i++) {
            System.out.println(c1.get(i)); // 赤 黄 青が出力される
        }
        for (String a : c1) {
            System.out.println(a); // 赤 黄 青が出力される
        }
        c1.forEach(a -> System.out.println(a));//赤 黄 青
        c1.forEach(System.out::println);//赤 黄 青
	}
 }

10行目は、getメソッドで要素の位置を指定して要素を取得しています。
要素の位置は、赤=0、黄=1、青=2です。
12行目は、for文ですべての要素を取得しています。
15行目は、加算(i++)の表記がないfor文で拡張for文と呼ばれます。すべての要素を取得しています。
18行目は、forEachメソッドでリストの各値を取得しています。変数a以降はラムダ式です。
19行目のSystem.out::printlnは、メソッド参照です。
forEachメソッドは、Java8で導入されました。

要素を検索(containsとindexOfの違い)

public boolean contains(Object o)
public int indexOf(Object o)

containsメソッドは、指定の値が存在する場合はtrueを、存在しない場合はfalseを返します。
indexOfメソッドは、指定の値が存在する場合は位置(数値)を、存在しない場合は-1を返します。

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> c1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("赤","黄","青"));
		
		System.out.println(c1.contains("青")); // true
		System.out.println(c1.contains("白")); // false		
		System.out.println(c1.indexOf("青"));  // 2
		System.out.println(c1.indexOf("白")); // -1	
	}
 }

8行目は、リストです。
10,11行目は、containsメソッドで指定の値を検索しています。
12,13行目は、indexOfメソッドで指定の値を検索しています。要素の位置は、赤=0、黄=1、青=2です。

中身が空か、要素数を取得(isEmpty/size)

public boolean isEmpty()
public int size()

isEmptyメソッドは、中身が空の場合はtrueを、そうでない場合はfalseを返します。
sizeメソッドは、要素数を返します。

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> c1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("赤","青"));
		
		System.out.println(c1.isEmpty()); //false
		System.out.println(c1.size()); //2
		c1.clear();
		System.out.println(c1.isEmpty()); //true
		System.out.println(c1.size()); //0
	}
 }

10行目は、isEmptyメソッドで空か真偽値を取得しています。中身があるのでfalseです。
11行目は、sizeメソッドで要素数を表示しています。
12行目は、clearメソッドですべての要素を削除しています。
13行目は、中身が空なのでtrueです。

要素を追加・更新(add/set)

boolean add(E e);
void add(int index, E element);
E set(int index, E element);

addメソッド(引数1つ)は最後尾に要素を追加します。
addメソッド(引数2つ)は指定の位置に要素を追加します。
setメソッドは要素を置き換えます。

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
    	List<String> c1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("赤","黄","青"));
    	
        System.out.println(c1);//[赤, 黄, 青]
        c1.add("緑");
        System.out.println(c1);//[赤, 黄, 青, 緑]
        c1.add(1,"オレンジ");
        System.out.println(c1);//[赤, オレンジ, 黄, 青, 緑]
        c1.set(1, "シルバー");
		System.out.println(c1); //[赤, シルバー, 黄, 青, 緑]
    }
 }

11行目は、addメソッドで要素を末尾に追加しています。
13行目は、位置を指定して要素を追加しています。最初の位置は0から始まります。
15行目は、setメソッドで要素の位置を指定して要素を置き換えています。
要素の位置は、赤=0、黄=1、青=2です。

要素を削除(remove/clear)

public E remove(int index)
public void clear()

removeメソッドは指定の位置の要素を削除します。
clearメソッドはすべての要素を削除します。

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> c1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("赤","黄","青"));
		
		c1.remove(0);
		System.out.println(c1); //[黄, 青]
		System.out.println(c1.get(0)); //黄
		c1.clear();
		System.out.println(c1); // []
	}
 }

10行目は、removeメソッドで要素のインデックスを指定して要素を削除しています。
要素の位置は、赤=0、黄=1、青=2です。
削除後のインデックスは前につまります。
13行目は、clearメソッドですべての要素を削除しています。

リストを連結する (addAll)

public boolean addAll(Collection<? extends E> c)

addAllメソッドはリストを連結します。

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> a1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("a","b"));
        List<String> b1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("あ","い"));
        
        a1.addAll(b1);
        
        System.out.println(a1); // [a, b, あ, い]
        System.out.println(b1); // [あ, い]
    }
 }

11行目は、addAllメソッドでリストを連結しています。

メソッドの引数と戻り値がリストの場合

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
    	List<String> a1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("a","b"));

        List<String> b = getColor(a1);
    }
    private static List<String> getColor(List<String> c1) {
        return c1;
    }
}

10行目は、呼び出し元のメソッドです。引数(実引数)と戻り値もリストです。
12行目は、定義されたメソッドです。引数(仮引数)と戻り値もリストです。

呼び出し元のメソッドの引数の変数名(a1)と定義されたメソッドの引数の変数名(c1)は異なっていても使用できます。

リストの中にリストがある場合

package test1;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        List<List<String>> list1 = new ArrayList<>();

        List<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("赤");
        list2.add("黄");
        list2.add("青");

        List<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("red");
        list3.add("yellow");
        list3.add("blue");

        list1.add(list2);
        list1.add(list3);

        System.out.println(list1.get(0)); //[赤, 黄, 青]
        System.out.println(list1.get(0).get(0)); //赤
        System.out.println(list1.get(0).get(1)); //黄
        System.out.println(list1.get(0).get(2)); //青
        System.out.println(list1.get(1).get(0)); //red    
        System.out.println(list1.get(1).get(1)); //yellow
        System.out.println(list1.get(1).get(2)); //blue
    }
}

7行目は、リストの中にリストを定義しています。
9~12と14~17行目は、通常のリストを作成しています。
19,20行目は、リストにリストを追加しています。
22~28行目は、getメソッドでリストの値を取得しています。

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