study/Java

Map, Stack, Queue

으녕오리 2025. 4. 14. 01:03

1. 컬렉션 프레임워크 - Map 소개

 

Map은

  • 키-값 쌍을 저장하는 자료 구조
  • 순서 보장 X, 키는 중복 X, 값은 중복 O
  • 키를 통해 값을 빠르게 검색 가능
  • 자바는 HashMap, TreeMap, LinkedHashMap 등 다양한 Map 구현체를 제공한다.
    이 중 HashMap을 가장 많이 사용한다.

 

Map 인터페이스의 주요 메서드

메서드 설명
put(K key, V value) 키와 값을 저장. 같은 키가 있으면 값을 덮어씀.
putIfAbsent(K key, V value) 키가 없을 때만 값을 저장. 기존 값이 있으면 무시.
get(Object key) 해당 키에 연결된 값을 반환.
getOrDefault(Object key, V defaultValue) 키가 없으면 기본값을 반환.
remove(Object key) 해당 키와 값을 제거.
containsKey(Object key) 키 존재 여부 확인.
containsValue(Object value) 값 존재 여부 확인.
keySet() 모든 키를 Set으로 반환. 반복 처리에 유용.
entrySet() 키-값 쌍을 Set<Map.Entry<K,V>>로 반환. 전체 순회에 자주 사용.
isEmpty() 맵이 비어 있는지 확인.

 

Entry

Entry는 키-값의 쌍으로 이루어진 간단한 객체이다.

 

키 목록 조회 Set<String> keySet = studentMap.keySet()

Map의 key는 중복 허용 X

∴ Map의 모든 key 목록을 조회하는 keySet()을 호출 -> 중복을 허용하지 않는 자료 구조인 Set을 반환

 

값 목록 조회 Collection<Integer> values = studentMap.values()

Map의 값 목록은 중복 O, 순서 보장 X 이므로 Set과 List로 반환 X

∴ Collection으로 반환한다.

 

putIfAbsent()

Map의 같은 키에 다른 값을 저장하면, 기존 값을 교체한다.

putIfAbsent() -> 키에 값이 없는 경우에만 데이터가 저장된다.

 

2. 컬렉션 프레임워크 - Map 구현체

 

Map은 인터페이스이므로 직접 인스터스 생성은 불가하고, Map 인터페이스를 구현한 여러 클래스를 통해 사용할 수 있다.

ex) HashMap, TreeMap, LinkedHashMap

 

Set vs Map

  • Set 과 Map 은 거의 같다. 단지 옆에 Value의 유무 차이일 뿐이다.
  • 실제로 자바 HashSet 의 구현은 대부분 HashMap 의 구현을 가져다 사용한다.
  • Map 에서 Value 만 비워두면 Set 으로 사용할 수 있다.
  • HashMap, LinkedHashMap, TreeMap의 특징은 각각 Set에서 학습한 내용과 거의 같다.
  • Set과 비교해서 Map은
    • Key를 사용하여 해시 코드를 생성한다.
    • Entry를 사용해서 Key, Value를 묶어서 저장한다.
  • 주의! Map의 Key로 사용되는 객체는 hashCode(), equals()를 반드시 구현해야 한다.
  • 실무에서는 Map이 필요한 경우, HashMap을 많이 사용한다.
    그리고 순서 유지, 정렬의 필요에 따라서 LinkedHashMap, TreeMap을 선택한다.

    • 이렇게 해시를사용해서 키와 값을 저장하는 자료 구조를 일반적으로 해시 테이블이라 한다.
    • HashSet 은 해시 테이블의 주요 원리를 사용하지만,
      키-값 저장 방식 대신 키만 저장하는 특수한 형태의해시 테이블이라고 생각하면 된다.

 

코드로 확인해보는 HashMap, LinkedHashMap, TreeMap 의 특징

더보기 
import java.util.*;
public class JavaMapMain {
    public static void main(String[] args) {
        run(new HashMap<>());
        run(new LinkedHashMap<>());
        run(new TreeMap<>());
    }
    private static void run(Map<String, Integer> map) {
        System.out.println("map = " + map.getClass());
        map.put("C", 10);
        map.put("B", 20);
        map.put("A", 30);
        map.put("1", 40);
        map.put("2", 50);
        Set<String> keySet = map.keySet();
        Iterator<String> iterator = keySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String key = iterator.next();
            System.out.print(key + "=" + map.get(key) + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

 

실행 결과

map = class java.util.HashMap
A=30 1=40 B=20 2=50 C=10

map = class java.util.LinkedHashMap
C=10 B=20 A=30 1=40 2=50

map = class java.util.TreeMap
1=40 2=50 A=30 B=20 C=10
  • HashMap : 순서 보장 X
  • LinkedHashMap : 키를 기준으로 입력한 순서 보장 O
  • TreeMap : 키 값을 기준으로 정렬

 

3. 스택 자료 구조

스택 구조 (후입 선출, LIFO, Last In First Out)

  • 1(넣기) -> 2(넣기) -> 3(넣기) -> 3(빼기) -> 2(빼기) -> 1(빼기) (나중에 입력한 값이 먼저 나온다.)
  • push 스택에 값을 넣는 것, pop 스택에서 값을 꺼내는 것
더보기 
import java.util.Stack;
//Stack은 사용하면 안됨 -> Deque를 대신 사용
public class StackMain {
    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        stack.push(1);
        stack.push(2);
        stack.push(3);
        System.out.println(stack);
// 다음 꺼낼 요소 확인(꺼내지 않고 단순 조회만)
        System.out.println("stack.peek() = " + stack.peek());
// 스택 요소 뽑기
        System.out.println("stack.pop() = " + stack.pop());
        System.out.println("stack.pop() = " + stack.pop());
        System.out.println("stack.pop() = " + stack.pop());
        System.out.println(stack);
    }
}

 

실행 결과

[1, 2, 3]
stack.peek() = 3
stack.pop() = 3
stack.pop() = 2
stack.pop() = 1
[]

주의! Stack 클래스는 사용 X -> Deque를 사용하는 것이 좋다.

 

4. 큐 자료 구조

큐 구조(선입 선출, FIFO, First In First Out)

  • 1(넣기) -> 2(넣기) -> 3(넣기) -> 1(빼기) -> 2(빼기) -> 3(빼기) (먼저 입력한 값이 먼저 나온다.)
  • offer 큐에 값을 넣는 것, poll 큐에서 값을 꺼내는 것

 

컬렉션 프레임워크 Queue

  • Queue 인터페이스는 List, Set 과 같이 Collection 의 자식이다.
  • Queue 의 대표적인 구현체는 ArrayDeque, LinkedList 가 있다.
  • LinkedList 는 Deque 와 List 인터페이스를 모두 구현한다.
더보기 
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
public class QueueMain {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<Integer> queue = new ArrayDeque<>();
//Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
//데이터 추가
        queue.offer(1);
        queue.offer(2);
        queue.offer(3);
        System.out.println(queue);
//다음 꺼낼 데이터 확인(꺼내지 않고 단순 조회만)
        System.out.println("queue.peek() = " + queue.peek());
//데이터 꺼내기
        System.out.println("poll = " + queue.poll());
        System.out.println("poll = " + queue.poll());
        System.out.println("poll = " + queue.poll());
        System.out.println(queue);
    }
}

 

실행 결과

[1, 2, 3]
queue.peek() = 1
poll = 1
poll = 2
poll = 3
[]

 

5. Deque 자료 구조

Deque

  • 양쪽 끝에서 요소를 추가하거나 제거할 수 있다.
  • Deque는 일반적인 큐(Queue)와 스택(Stack)의 기능을 모두 포함하고 있다.

 

  • offerFirst() : 앞에 추가한다.
  • offerLast() : 뒤에 추가한다.
  • pollFirst() : 앞에서 꺼낸다.
  • pollLast() : 뒤에서 꺼낸다.
더보기 
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
public class DequeMain {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
//Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
// 데이터 추가
        deque.offerFirst(1);
        System.out.println(deque);
        deque.offerFirst(2);
        System.out.println(deque);
        deque.offerLast(3);
        System.out.println(deque);
        deque.offerLast(4);
        System.out.println(deque);
// 다음 꺼낼 데이터 확인(꺼내지 않고 단순 조회만)
        System.out.println("deque.peekFirst() = " + deque.peekFirst());
        System.out.println("deque.peekLast() = " + deque.peekLast());
// 데이터 꺼내기
        System.out.println("pollFirst = " + deque.pollFirst());
        System.out.println("pollFirst = " + deque.pollFirst());
        System.out.println("pollLast = " + deque.pollLast());
        System.out.println("pollLast = " + deque.pollLast());
        System.out.println(deque);
    }
}

 

실행 결과

[1]
[2, 1]
[2, 1, 3]
[2, 1, 3, 4]
deque.peekFirst() = 2
deque.peekLast() = 4
pollFirst = 2
pollFirst = 1
pollLast = 4
pollLast = 3
[]

Deque 구현체와 성능 테스트

Deque의 대표적인 구현체는 ArrayDeque, LinkedList 가 있다. 이 둘 중에 ArrayDeque 가 모든 면에서 더 빠르다.

 

6. Deque와 Stack, Queue

Deque 는 양쪽으로 데이터를 입력하고 출력할 수 있으므로, 스택과 큐의 역할을 모두 수행할 수 있다.

Deque 를 Stack 과 Queue 로 사용하기 위한 메서드 이름까지 제공한다.

 

Deque - Stack

Stack 자료 구조가 필요하면, Deque에 ArrayDeque 구현체를 사용한다.

더보기 
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
public class DequeStackMain {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
//Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
// 데이터 추가
        deque.push(1);
        deque.push(2);
        deque.push(3);
        System.out.println(deque);
// 다음 꺼낼 데이터 확인(꺼내지 않고 단순 조회만)
        System.out.println("deque.peek() = " + deque.peek());
// 데이터 꺼내기
        System.out.println("pop = " + deque.pop());
        System.out.println("pop = " + deque.pop());
        System.out.println("pop = " + deque.pop());
        System.out.println(deque);
    }
}

 

실행 결과

[3, 2, 1]
deque.peek() = 3
pop = 3
pop = 2
pop = 1
[]

 

Deque - Queue

Deque 인터페이스는 Queue 인터페이스의 자식이기 때문에,
단순히 Queue 의 기능만 필요하면 Queue 인터페이스를 사용하고, 더 많은 기능이 필요하다면 Deque 인터페이스를 사용하면 된다.

구현체로는 성능이 빠른 ArrayDeque를 사용한다.

더보기 
import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;
public class DequeQueueMain {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
//Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
//데이터 추가
        deque.offer(1);
        deque.offer(2);
        deque.offer(3);
        System.out.println(deque);
//다음 꺼낼 데이터 확인(꺼내지 않고 단순 조회만)
        System.out.println("deque.peek() = " + deque.peek());
//데이터 꺼내기
        System.out.println("poll = " + deque.poll());
        System.out.println("poll = " + deque.poll());
        System.out.println("poll = " + deque.poll());
        System.out.println(deque);
    }
}

 

실행 결과

[1, 2, 3]
deque.peek() = 1
poll = 1
poll = 2
poll = 3
[]