.NET TIPS

ハッシュテーブル（連想配列）を使うには？（Dictionaryクラス編）［2.0のみ、C#、VB］

デジタルアドバンテージ　遠藤 孝信
2006/03/31
本稿は「TIPS：ハッシュテーブル（連想配列）を使うには？」に加筆・修正を行い、.NET Framework 2.0に対応させた改訂版です。

　ハッシュテーブルとは、キー（key）と値（value）のペアを保持しているコレクションである。通常の配列やリストがインデックス番号により各値（各要素）にアクセスできるのに比べて、ハッシュテーブルでは、インデックス番号の代わりにキーを用いて、その各値にアクセスすることができる。キーと、そのキーから連想される（キーに対応付けられている）値のペアを保持しているため、ハッシュテーブルは「連想配列」とも呼ばれる。ハッシュテーブルの特長は、指定したキーから、それに対応した値を高速に得られることである。

　.NET Framework 1.xのクラス・ライブラリでは、ハッシュテーブルはHashtableクラス（System.Collections名前空間）で実装されていたが、.NET Framework 2.0ではDictionaryジェネリック・クラス（System.Collections.Generic名前空間）が追加され、より効率的かつ安全にハッシュテーブルを扱えるようになっている。本稿では、このDictionaryジェネリック・クラスの基本的な利用方法についてまとめる。

ハッシュテーブルのインスタンス作成

　Dictionaryジェネリック・クラスは、コレクションの要素となるキーと値の型を型パラメータにより指定してインスタンスを作成する。以下は、キーも値も文字列の場合の記述例だ。

Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();
Dim dict As New Dictionary(Of String, String)
Dictionaryジェネリック・クラスのインスタンス生成（上：C#、下：VB）

　この場合には、以降のハッシュテーブル（この例ではdict）への操作で、文字列でないキーや値を扱うコードはコンパイル・エラーとなる。

ハッシュテーブルへの項目の追加

　ハッシュテーブルへの項目（キーと値のペア）の追加は、インデクサ（VBの場合は既定のプロパティとなっているItemプロパティ）か、Addメソッドにより行う。

dict["japan"] = "日本";
dict["america"] = "アメリカ";

dict.Add("china", "中国");
dict.Add("india", "インド");
dict("japan") = "日本"
dict("america") = "アメリカ"

dict.Add("china", "中国")
dict.Add("india", "インド")
ハッシュテーブルへの項目の追加（上：C#、下：VB）

　指定したキーがハッシュテーブルに存在しない場合には、新しい要素として登録される。キーがすでに存在する場合には、インデクサではそのキーに対応する値が置き換えられるが、Addメソッドでは例外が発生する。

ハッシュテーブル内の値の取得

　ハッシュテーブル内のあるキーに対する値の取得は、上記と同様にインデクサによりキーを指定して行う（逆に、値からキーを直接取得することはできない）。Hashtableクラスでは取り出した値はObject型となるため通常はキャストが必要となるが、Dictionaryジェネリック・クラスではキャストは不要だ。

string val = dict["japan"];
Dim val As String = dict("japan")
ハッシュテーブル内の値の取得（上：C#、下：VB）

　また、Hashtableクラスでは、指定したキーがハッシュテーブルに存在しない場合にはnull（VBではNothing）が返されるが、Dictionaryジェネリック・クラスでは例外が発生する。

　このため、指定したキーが存在するかどうかをチェックし、もし存在すればその値を取得するTryGetValueメソッドがDictionaryジェネリック・クラスには追加されている（記述例は下のサンプル・プログラムを参照）。

すべてのキーや値の列挙

　ハッシュテーブルに格納されているすべてのキーあるいは値は、コレクションとしてKeysプロパティあるいはValuesプロパティから取得できる。このため、foreachステートメント（VBではFor Each...Next）などを使って、すべてのキーや値を列挙することができる（記述例は下のサンプル・プログラムを参照）。

キーや値の存在チェック

　特定のキーや値を持つ項目がハッシュテーブルに格納されているかどうかを調べるには、ContainsKeyメソッドあるいはContainsValueメソッドを使用する。この2つのメソッドはbool型（VBではBoolean型）の値（TrueかFalse）を返す（記述例は下のサンプル・プログラムを参照）。

個々の要素の列挙

　ハッシュテーブル内の要素を列挙する場合には、各要素はKeyValuePairジェネリック構造体（System.Collections.Generic名前空間）のオブジェクトとして扱われる。この構造体は2つの型パラメータを持つが、それらはDictionaryジェネリック・クラスのインスタンス作成時に指定したものと同一となる。そして、KeyValuePairジェネリック構造体のオブジェクトからは、KeyおよびValueプロパティによりキーと値を取得できる（記述例は下のサンプル・プログラムを参照）。

　なお通常の配列などと異なり、ハッシュテーブルでは格納した要素の順序は保持されない。このためキーや値や要素を列挙した場合に、どのような順で要素が取り出されるかは不定である。

ハッシュテーブルを使ったサンプル・プログラム

　ここまでの解説をまとめたサンプル・プログラムを以下に示す。

// dictionary.cs
using System;
using System.Collections.Generic;

class DictionaryTest {
  static void Main() {

    Dictionary<string, string> dict = new Dictionary<string, string>();

    ////////////////////////////////////////
     // 要素の追加その1
     dict["japan"] = "日本";
    dict["america"] = "アメリカ";

    // 要素の追加その2
     dict.Add("china", "中国");
    dict.Add("india", "インド");

    ////////////////////////////////////////
     // 値の取得その1
     string val = dict["japan"];
    Console.WriteLine(val); // 出力：日本
    // string sss = dict["russia"]; // 例外発生
    // 値の取得その2
     string value = "";
    if (dict.TryGetValue("america", out value)) {
      Console.WriteLine(value); // 出力：アメリカ
     }

    ////////////////////////////////////////
     // キーの列挙
     foreach (string key in dict.Keys) {
      Console.WriteLine("{0} : {1}", key, dict[key]);
    }
    // 出力例：
     // japan : 日本
     // america : アメリカ
     // china : 中国
     // india : インド
    // 値の列挙
     foreach (string v in dict.Values) {
      Console.WriteLine(v);
    }
    // 出力例：
     // 日本
     // アメリカ
     // 中国
     // インド
    ////////////////////////////////////////
     // キーの存在チェック
     if (!dict.ContainsKey("france")) {
      // 存在しない場合
       dict["france"] = "フランス";
    }

    // 値の存在チェック
     Console.WriteLine(dict.ContainsValue("日本")); // 出力：True
    ////////////////////////////////////////
     // 項目（キーと値）の列挙
     foreach (KeyValuePair<string, string> kvp in dict) {
      Console.WriteLine("{0} : {1}", kvp.Key, kvp.Value);
    }
    // 出力例：
     // japan : 日本
     // america : アメリカ
     // china : 中国
     // india : インド
     // france : フランス
    ////////////////////////////////////////
     // ソート済みのハッシュテーブルの利用
    SortedDictionary<string, string> sdict = new SortedDictionary<string, string>(dict);

    foreach (KeyValuePair<string, string> kvp in sdict) {
      Console.WriteLine("{0} : {1}", kvp.Key, kvp.Value);
    }
    // 出力例：
     // america : アメリカ
     // china : 中国
     // france : フランス
     // india : インド
     // japan : 日本
   }
}

// コンパイル方法：csc dictionary.cs
ハッシュテーブルを使用したC#のサンプル・プログラム（dictionary.cs）

' dictionary.vb
Imports System
Imports System.Collections.Generic

Class DictionaryTest
  Shared Sub Main()

    Dim dict As New Dictionary(Of String, String)

    '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
     ' 要素の追加その1
     dict("japan") = "日本"
    dict("america") = "アメリカ"

    ' 要素の追加その2
     dict.Add("china", "中国")
    dict.Add("india", "インド")

    '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
     ' 値の取得その1
     Dim val As String = dict("japan")
    Console.WriteLine(val) ' 出力：日本
    ' Dim sss As String = dict("russia") ' 例外発生
    ' 値の取得その2
     Dim value As String = ""
    If dict.TryGetValue("america", value)
      Console.WriteLine(value) ' 出力：アメリカ
     End If

    '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
     ' キーの列挙
     For Each key As String In dict.Keys
      Console.WriteLine("{0} : {1}", key, dict(key))
    Next
    ' 出力例：
     ' japan : 日本
     ' america : アメリカ
     ' china : 中国
     ' india : インド
    ' 値の列挙
     For Each v As String in dict.Values
      Console.WriteLine(v)
    Next
    ' 出力例：
     ' 日本
     ' アメリカ
     ' 中国
     ' インド
    '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
     ' キーの存在チェック
     If Not dict.ContainsKey("france")
      ' 存在しない場合
       dict("france") = "フランス"
    End If

    ' 値の存在チェック
     Console.WriteLine(dict.ContainsValue("日本")) ' 出力：True
    '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
     ' 項目（キーと値）の列挙
     For Each kvp As KeyValuePair(Of String, String) In dict
      Console.WriteLine("{0} : {1}", kvp.Key, kvp.Value)
    Next
    ' 出力例：
     ' japan : 日本
     ' america : アメリカ
     ' china : 中国
     ' india : インド
     ' france : フランス
    '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
     ' ソート済みのハッシュテーブルの利用
    Dim sdict As New SortedDictionary(Of string, string)(dict)

    For Each kvp As KeyValuePair(Of String, String) In sdict
      Console.WriteLine("{0} : {1}", kvp.Key, kvp.Value)
    Next
    ' 出力例：
     ' america : アメリカ
     ' china : 中国
     ' france : フランス
     ' india : インド
     ' japan : 日本
   End Sub
End Class

' コンパイル方法：vbc dictionary.vb
ハッシュテーブルを使用したVBのサンプル・プログラム（dictionary.vb）

　ちなみに.NET Framework 2.0のクラス・ライブラリには、キーによりコレクションの要素が自動的に並べ替えられるSortedDictionaryジェネリック・クラス（System.Collections.Generic名前空間）も用意されている。

　上記のサンプル・プログラムの最後の部分では、すでに存在するハッシュテーブルを基にこのクラスのインスタンスを作成し、その全要素を列挙している。その出力例から各項目はキーによりソートされているのが分かる。End of Article

利用可能バージョン：.NET Framework 2.0のみ
カテゴリ：クラス・ライブラリ　処理対象：コレクション
使用ライブラリ：Dictionaryクラス（System.Collections.Generic名前空間）
使用ライブラリ：KeyValuePair構造体（System.Collections.Generic名前空間）
使用ライブラリ：SortedDictionaryクラス（System.Collections.Generic名前空間）
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