Rust コレクションとは使い方と注意点について

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2024年5月17日 16:00

今回はRustにおけるコレクションについて説明していきます。

コレクションとは

コレクション、データの集まりを管理するためのデータ構造です。

標準ライブラリでは、様々なコレクション型が提供されており、それぞれ特定の用途や性能特性を持っています。

代表的なコレクション型には、Vec、String、HashMap、HashSet、VecDeque、およびLinkedListがあります。

コレクションの使い方

Vec<T>

Vecは動的配列で、可変長の要素リストを格納します。要素の追加や削除が効率的に行えるように設計されています。

fn main() {
    let mut vec = Vec::new();
    vec.push(1);
    vec.push(2);
    vec.push(3);

    for elem in &vec {
        println!("{}", elem);
    }
}

String

Stringは可変長の文字列を格納するためのコレクションです。Rustの文字列はUTF-8エンコードされており、Unicode対応です。

fn main() {
    let mut s = String::new();
    s.push_str("Hello, ");
    s.push('W');
    s.push_str("orld!");

    println!("{}", s);
}

HashMap<K, V>

HashMapはキーと値のペアを格納するハッシュマップです。キーの検索や値の追加、削除が効率的に行えます。

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut map = HashMap::new();
    map.insert("one", 1);
    map.insert("two", 2);
    map.insert("three", 3);

    if let Some(value) = map.get("two") {
        println!("The value for 'two' is {}", value);
    }
}

HashSet<T>

HashSetは一意の要素を格納するためのセットです。要素の追加、削除、存在確認が効率的に行えます。

use std::collections::HashSet;

fn main() {
    let mut set = HashSet::new();
    set.insert(1);
    set.insert(2);
    set.insert(3);

    if set.contains(&2) {
        println!("Set contains 2");
    }
}

VecDeque<T>

VecDequeは両端キューで両端からの要素の追加と削除が効率的に行えます。

use std::collections::VecDeque;

fn main() {
    let mut deque = VecDeque::new();
    deque.push_back(1);
    deque.push_back(2);
    deque.push_front(0);

    while let Some(elem) = deque.pop_front() {
        println!("{}", elem);
    }
}

LinkedList<T>

LinkedListは双方向連結リストです。両端からの要素の追加と削除が効率的に行えますが、ランダムアクセスは遅いです。

use std::collections::LinkedList;

fn main() {
    let mut list = LinkedList::new();
    list.push_back(1);
    list.push_back(2);
    list.push_front(0);

    for elem in &list {
        println!("{}", elem);
    }
}

コレクションの注意点

性能特性の理解

各コレクションには異なる性能特性があります。
Vecはランダムアクセスが高速ですが、LinkedListは挿入と削除が高速です。

所有権と借用

コレクションを使用する際には所有権と借用のルールを理解しておく必要があります。
特に、ashMapやHashSetは所有権を持つキーや値を格納するため、要素の追加や削除時に所有権の移動が発生します。

スレッドセーフ

標準のコレクションはスレッドセーフではありません。スレッド間で共有する場合には、Arc<Mutex<T>>やRwLock<T>などのスレッドセーフなラッパーを使用する必要があります。

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