C#のLinkedList：効率的なデータ構造の魅力

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2024年8月28日

こんにちは、プログラミング愛好家の皆さん！今日は、C#の中でもちょっと特殊だけど、とっても便利なデータ構造、LinkedList<T>についてお話しします。「リンクトリスト」って聞くと難しそうに感じるかもしれませんが、実はとてもシンプルで面白い概念なんです。

皆さんは、数珠を見たことがありますよね？あの珠がつながっている様子を想像してみてください。LinkedListは、まさにその数珠のような構造をしているんです！各要素（珠）が次の要素へのリンク（糸）を持っていて、それらが連なってリストを形成しています。

では、なぜこんな特殊な構造が必要なのでしょうか？その秘密は「効率的な挿入と削除」にあります。普通のリスト（List<T>）では、真ん中に新しい要素を挿入したり、削除したりするのに時間がかかりますが、LinkedListならあっという間！まるで数珠に新しい珠を追加したり、取り外したりするように簡単なんです。

自己紹介

私は新卒でFAシステムの開発会社に入社した２年目エンジニアです。（2024年時点）

私はC#とVBを学習中なのでブログを見返す用のメモ代わりに活用しています。私の知識を共有し、皆様の学習のサポートとなれば幸いです。

解説

それでは、具体的にLinkedList<T>がどのように動作するのか、簡単なコード例を見ながら詳しく見ていきましょう。

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // LinkedList<T>の作成
        LinkedList<string> shoppingList = new LinkedList<string>();

        // 要素の追加
        shoppingList.AddLast("牛乳");
        shoppingList.AddLast("パン");
        shoppingList.AddFirst("卵");  // リストの先頭に追加

        Console.WriteLine("買い物リスト:");
        foreach (string item in shoppingList)
        {
            Console.WriteLine("- " + item);
        }

        // 中間への挿入
        LinkedListNode<string> breadNode = shoppingList.Find("パン");
        shoppingList.AddAfter(breadNode, "バター");

        Console.WriteLine("\n更新された買い物リスト:");
        foreach (string item in shoppingList)
        {
            Console.WriteLine("- " + item);
        }

        // 要素の削除
        shoppingList.Remove("牛乳");

        Console.WriteLine("\n最終的な買い物リスト:");
        foreach (string item in shoppingList)
        {
            Console.WriteLine("- " + item);
        }
    }
}

このコードでは、買い物リストをLinkedList<string>で表現しています。

まず、AddLast()メソッドを使って「牛乳」と「パン」をリストの末尾に追加し、AddFirst()で「卵」をリストの先頭に追加しています。これらの操作は、数珠の端に新しい珠を追加するようなものです。

次に、Find()メソッドでリスト内の「パン」を探し、その後ろに「バター」を追加しています。これは、AddAfter()メソッドを使用して行います。この操作は、数珠の真ん中に新しい珠を追加するようなイメージです。

最後に、Remove()メソッドで「牛乳」をリストから削除しています。これは、数珠から特定の珠を取り外すような感じです。

LinkedList<T>の素晴らしいところは、これらの挿入や削除の操作がとても高速に行えることです。普通のリスト（List<T>）では、真ん中に要素を挿入したり削除したりすると、その後ろのすべての要素を動かす必要がありますが、LinkedListではそんな手間はありません。