C#のStack入門：後入れ先出しデータ構造の基本と活用法

2024年8月28日

C#プログラミングにおいて、データの効率的な管理は重要な課題の一つです。今回は、「最後に入れたデータを最初に取り出す」という原則で動作する「Stack<T>」について詳しく解説します。Stack<T>は、関数呼び出しの管理やアルゴリズムの実装など、様々な場面で活用される重要なデータ構造です。

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。

Stack<T>とは

Stack<T>は、C#のSystem.Collections.Generic名前空間に含まれる、後入れ先出し（LIFO: Last-In-First-Out）の原則に基づいたコレクションクラスです。主な特徴は以下の通りです：

順序保持：要素が追加された逆順で取り出されます。
効率的な追加と削除：先頭での操作が高速です。
型安全性：ジェネリッククラスのため、特定の型のみを扱えます。

実際にStack<T>を使用するコード例を見てみましょう：

using System;
using System.Collections.Generic;

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

        // 要素の追加（プッシュ）
        bookStack.Push("本1");
        bookStack.Push("本2");
        bookStack.Push("本3");

        Console.WriteLine("スタックの内容:");
        foreach (var book in bookStack)
        {
            Console.WriteLine(book);
        }

        // 要素数の表示
        Console.WriteLine($"スタック内の本の数: {bookStack.Count}");

        // 先頭要素の参照（削除せずに取得）
        if (bookStack.TryPeek(out string topBook))
        {
            Console.WriteLine($"一番上の本: {topBook}");
        }

        // 要素の取り出し（ポップ）
        string removedBook = bookStack.Pop();
        Console.WriteLine($"取り出した本: {removedBook}");

        // 残りの本を表示
        Console.WriteLine("\n残りの本:");
        while (bookStack.Count > 0)
        {
            Console.WriteLine(bookStack.Pop());
        }

        // スタックが空かどうかの確認
        Console.WriteLine($"スタックは空です: {bookStack.Count == 0}");
    }
}

このコードでは、Stack<T>の基本的な操作を示しています：