ChatGPT로 Java 공부하기 #3 자바 컬렉션 프레임워크와 주요 클래스

 

자바 컬렉션 프레임워크와 주요 클래스

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1. 자바 컬렉션 프레임워크란?

정의

자바 컬렉션 프레임워크(Java Collections Framework, JCF)는 데이터를 효율적으로 저장하고 관리하기 위해 제공되는 클래스와 인터페이스의 집합입니다.

주요 특징

• 데이터 구조 구현: 리스트, 스택, 큐, 집합 등 다양한 자료구조 제공
• 표준화: 일관된 API를 제공
• 유연성: 다양한 데이터 타입과 크기를 동적으로 처리 가능
• 알고리즘 제공: 정렬, 검색, 순회 등 기본적인 알고리즘 내장

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2. 주요 인터페이스와 클래스

2.1 주요 인터페이스

1. List: 순서가 있는 데이터의 집합 (중복 허용)
   • 주요 구현 클래스: ArrayList, LinkedList
2. Set: 중복을 허용하지 않는 데이터의 집합
   • 주요 구현 클래스: HashSet, TreeSet
3. Queue: FIFO(First In First Out) 구조의 데이터 집합
   • 주요 구현 클래스: PriorityQueue, LinkedList
4. Map: 키-값 쌍으로 데이터를 저장 (키는 중복 불가)
   • 주요 구현 클래스: HashMap, TreeMap

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2.2 주요 클래스

2.2.1 ArrayList

배열 기반의 리스트로, 크기를 동적으로 조정 가능하며 순차적인 데이터 접근에 최적화되어 있습니다.

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Alice");
        names.add("Bob");
        names.add("Charlie");

        // 데이터 출력
        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }

        // 특정 인덱스의 데이터 접근
        System.out.println("첫 번째 이름: " + names.get(0));

        // 데이터 제거
        names.remove("Bob");
        System.out.println("Bob 제거 후: " + names);
    }
}

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2.2.2 HashSet

중복을 허용하지 않으며 순서가 없는 데이터 구조입니다.

내부적으로 HashMap을 사용하여 빠른 검색과 삽입을 지원합니다.

import java.util.HashSet;

public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Integer> numbers = new HashSet<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(2); // 중복된 값은 무시

        // 데이터 출력
        for (int number : numbers) {
            System.out.println(number);
        }
    }
}

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2.2.3 HashMap

키-값 쌍으로 데이터를 저장하며, 키의 중복을 허용하지 않습니다.

import java.util.HashMap;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, String> capitals = new HashMap<>();
        capitals.put("USA", "Washington");
        capitals.put("France", "Paris");
        capitals.put("Korea", "Seoul");

        // 데이터 출력
        for (String country : capitals.keySet()) {
            System.out.println(country + "의 수도는 " + capitals.get(country));
        }
    }
}

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2.2.4 PriorityQueue

우선순위에 따라 데이터를 정렬하며, 기본적으로 최소값이 가장 먼저 출력됩니다.

import java.util.PriorityQueue;

public class PriorityQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.add(10);
        queue.add(5);
        queue.add(20);

        // 데이터 출력 (오름차순)
        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println(queue.poll()); // 가장 작은 값부터 제거
        }
    }
}

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3. 실무 적용 예제: 학생 관리 시스템

요구사항

1. 학생의 이름과 점수를 저장
2. 점수를 기준으로 정렬
3. 특정 점수 이상의 학생 목록 출력

코드 구현

import java.util.*;

class Student {
    String name;
    int score;

    public Student(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name + ": " + score;
    }
}

public class StudentManagement {
    public static void main(String[] args) {
        // 학생 데이터 저장
        List<Student> students = new ArrayList<>();
        students.add(new Student("Alice", 85));
        students.add(new Student("Bob", 90));
        students.add(new Student("Charlie", 70));

        // 점수 기준으로 정렬
        students.sort(Comparator.comparingInt(s -> s.score));
        System.out.println("정렬된 학생 목록:");
        for (Student student : students) {
            System.out.println(student);
        }

        // 특정 점수 이상의 학생 출력 (Stream API 활용)
        int threshold = 80;
        System.out.println("\\n점수가 " + threshold + " 이상인 학생:");
        students.stream()
				        // 조건에 맞는 학생 필터링
                .filter(student -> student.score >= threshold) 
                // 각 학생 출력
                .forEach(System.out::println);                 
    }
}