LINQ とコレクション

[アーティクル]
05/02/2024

ほとんどのコレクションは、要素の "シーケンス" をモデル化します。 LINQ を使用して、任意のコレクション型に対してクエリを実行できます。他の LINQ メソッドは、コレクション内の要素を検索したり、コレクション内の要素から値を計算したり、コレクションまたはその要素を変更したりします。これらの例は、LINQ メソッドについてと、コレクションやその他のデータソースでそれらを使用する方法について学習するのに役立ちます。

2 つのリストの差集合を見つける方法

この例では、LINQ を使用して、2 つの文字列リストを比較し、最初のコレクションには存在しているが、もう一つのコレクションには存在していない行を出力する方法を示します。名前の最初のコレクションは、ファイル names1.txtに保存されます。

Bankov, Peter
Holm, Michael
Garcia, Hugo
Potra, Cristina
Noriega, Fabricio
Aw, Kam Foo
Beebe, Ann
Toyoshima, Tim
Guy, Wey Yuan
Garcia, Debra

名前の 2 番目のコレクションは、ファイル names2.txtに保存されます。一部の名前は両方のシーケンスに表示されます。

Liu, Jinghao
Bankov, Peter
Holm, Michael
Garcia, Hugo
Beebe, Ann
Gilchrist, Beth
Myrcha, Jacek
Giakoumakis, Leo
McLin, Nkenge
El Yassir, Mehdi

次のコードは、Enumerable.Except メソッドを使用して、2 番目のリストにはない最初のリスト内の要素を検索する方法を示しています。

// Create the IEnumerable data sources.
string[] names1 = File.ReadAllLines("names1.txt");
string[] names2 = File.ReadAllLines("names2.txt");

// Create the query. Note that method syntax must be used here.
var differenceQuery = names1.Except(names2);

// Execute the query.
Console.WriteLine("The following lines are in names1.txt but not names2.txt");
foreach (string s in differenceQuery)
    Console.WriteLine(s);
/* Output:
 The following lines are in names1.txt but not names2.txt
 Potra, Cristina
 Noriega, Fabricio
 Aw, Kam Foo
 Toyoshima, Tim
 Guy, Wey Yuan
 Garcia, Debra
 */

Except、Distinct、Union、および Concat など、いくつかの種類のクエリ操作は、メソッドベースの構文でのみ表すことができます。

文字列コレクションを結合および比較する方法

この例では、複数行のテキストが含まれるファイルをマージし、結果を並び替える方法を示します。具体的には、複数のテキスト行からなる 2 つの集合の連結、和集合、積集合を求める方法を示します。前の例で示したのと同じ 2 つのテキストファイルを使用します。このコードは、Enumerable.Concat、Enumerable.Union、および Enumerable.Except の例を示しています。

//Put text files in your solution folder
string[] fileA = File.ReadAllLines("names1.txt");
string[] fileB = File.ReadAllLines("names2.txt");

//Simple concatenation and sort. Duplicates are preserved.
var concatQuery = fileA.Concat(fileB).OrderBy(s => s);

// Pass the query variable to another function for execution.
OutputQueryResults(concatQuery, "Simple concatenate and sort. Duplicates are preserved:");

// Concatenate and remove duplicate names based on
// default string comparer.
var uniqueNamesQuery = fileA.Union(fileB).OrderBy(s => s);
OutputQueryResults(uniqueNamesQuery, "Union removes duplicate names:");

// Find the names that occur in both files (based on
// default string comparer).
var commonNamesQuery = fileA.Intersect(fileB);
OutputQueryResults(commonNamesQuery, "Merge based on intersect:");

// Find the matching fields in each list. Merge the two
// results by using Concat, and then
// sort using the default string comparer.
string nameMatch = "Garcia";

var tempQuery1 = from name in fileA
                 let n = name.Split(',')
                 where n[0] == nameMatch
                 select name;

var tempQuery2 = from name2 in fileB
                 let n2 = name2.Split(',')
                 where n2[0] == nameMatch
                 select name2;

var nameMatchQuery = tempQuery1.Concat(tempQuery2).OrderBy(s => s);
OutputQueryResults(nameMatchQuery, $"""Concat based on partial name match "{nameMatch}":""");

static void OutputQueryResults(IEnumerable<string> query, string message)
{
    Console.WriteLine(Environment.NewLine + message);
    foreach (string item in query)
    {
        Console.WriteLine(item);
    }
    Console.WriteLine($"{query.Count()} total names in list");
}
/* Output:
    Simple concatenate and sort. Duplicates are preserved:
    Aw, Kam Foo
    Bankov, Peter
    Bankov, Peter
    Beebe, Ann
    Beebe, Ann
    El Yassir, Mehdi
    Garcia, Debra
    Garcia, Hugo
    Garcia, Hugo
    Giakoumakis, Leo
    Gilchrist, Beth
    Guy, Wey Yuan
    Holm, Michael
    Holm, Michael
    Liu, Jinghao
    McLin, Nkenge
    Myrcha, Jacek
    Noriega, Fabricio 
    Potra, Cristina
    Toyoshima, Tim
    20 total names in list

    Union removes duplicate names:
    Aw, Kam Foo
    Bankov, Peter
    Beebe, Ann
    El Yassir, Mehdi
    Garcia, Debra
    Garcia, Hugo
    Giakoumakis, Leo
    Gilchrist, Beth
    Guy, Wey Yuan
    Holm, Michael
    Liu, Jinghao
    McLin, Nkenge
    Myrcha, Jacek
    Noriega, Fabricio
    Potra, Cristina
    Toyoshima, Tim
    16 total names in list

    Merge based on intersect:
    Bankov, Peter
    Holm, Michael
    Garcia, Hugo
    Beebe, Ann
    4 total names in list

    Concat based on partial name match "Garcia":
    Garcia, Debra
    Garcia, Hugo
    Garcia, Hugo
    3 total names in list
*/

複数のソースからオブジェクトコレクションにデータを設定する方法

この例では、さまざまなソースから一連の新しい型にデータをマージする方法を示します。

注意

メモリ内データやファイルシステム内のデータを、データベース内にあるデータに結合しようとしないでください。このようなドメイン間結合を行うと、データベースクエリと他の種類のソースとで結合操作の定義方法に違いがあることが原因で、結果が未定義になる可能性があります。また、データベース内に大量のデータが存在すると、こうした操作によってメモリ不足例外が発生するおそれがあります。データベースのデータをメモリ内データに結合するには、まずデータベースクエリで ToList または ToArray を呼び出してから、返されたコレクションで結合を実行します。

この例では、2 つのファイルを使用します。最初の names.csv には、学生の名前と学生 ID が含まれています。

Omelchenko,Svetlana,111
O'Donnell,Claire,112
Mortensen,Sven,113
Garcia,Cesar,114
Garcia,Debra,115
Fakhouri,Fadi,116
Feng,Hanying,117
Garcia,Hugo,118
Tucker,Lance,119
Adams,Terry,120
Zabokritski,Eugene,121
Tucker,Michael,122

2 番目の scores.csv には、最初の列に学生 ID、それに続いて、試験の点数が表示されます。

111, 97, 92, 81, 60
112, 75, 84, 91, 39
113, 88, 94, 65, 91
114, 97, 89, 85, 82
115, 35, 72, 91, 70
116, 99, 86, 90, 94
117, 93, 92, 80, 87
118, 92, 90, 83, 78
119, 68, 79, 88, 92
120, 99, 82, 81, 79
121, 96, 85, 91, 60
122, 94, 92, 91, 91

次の例は、2 つのメモリ内文字列コレクションからマージされたデータを、名前付きのレコード Student を使用して保存する方法を示しています。各コレクションは、.csv 形式のスプレッドシートデータをシミュレートしています。 ID は、学生を点数にマップするためのキーとして使用されます。

// Each line of names.csv consists of a last name, a first name, and an
// ID number, separated by commas. For example, Omelchenko,Svetlana,111
string[] names = File.ReadAllLines("names.csv");

// Each line of scores.csv consists of an ID number and four test
// scores, separated by commas. For example, 111, 97, 92, 81, 60
string[] scores = File.ReadAllLines("scores.csv");

// Merge the data sources using a named type.
// var could be used instead of an explicit type. Note the dynamic
// creation of a list of ints for the ExamScores member. The first item
// is skipped in the split string because it is the student ID,
// not an exam score.
IEnumerable<Student> queryNamesScores = from nameLine in names
                                        let splitName = nameLine.Split(',')
                                        from scoreLine in scores
                                        let splitScoreLine = scoreLine.Split(',')
                                        where Convert.ToInt32(splitName[2]) == Convert.ToInt32(splitScoreLine[0])
                                        select new Student
                                        (
                                            FirstName: splitName[0],
                                            LastName: splitName[1],
                                            ID: Convert.ToInt32(splitName[2]),
                                            ExamScores: (from scoreAsText in splitScoreLine.Skip(1)
                                                         select Convert.ToInt32(scoreAsText)
                                                        ).ToArray()
                                        );

// Optional. Store the newly created student objects in memory
// for faster access in future queries. This could be useful with
// very large data files.
List<Student> students = queryNamesScores.ToList();

// Display each student's name and exam score average.
foreach (var student in students)
{
    Console.WriteLine($"The average score of {student.FirstName} {student.LastName} is {student.ExamScores.Average()}.");
}
/* Output:
The average score of Omelchenko Svetlana is 82.5.
The average score of O'Donnell Claire is 72.25.
The average score of Mortensen Sven is 84.5.
The average score of Garcia Cesar is 88.25.
The average score of Garcia Debra is 67.
The average score of Fakhouri Fadi is 92.25.
The average score of Feng Hanying is 88.
The average score of Garcia Hugo is 85.75.
The average score of Tucker Lance is 81.75.
The average score of Adams Terry is 85.25.
The average score of Zabokritski Eugene is 83.
The average score of Tucker Michael is 92.
*/

select 句では、新しい Student オブジェクトのそれぞれが 2 つのソースのデータから初期化されます。

クエリの結果を保存する必要がない場合は、名前付きの型よりもタプルや匿名型の方が便利です。次の例では、前の例と同じタスクを実行しますが、名前付きの型ではなく匿名型を使用します。

// Merge the data sources by using an anonymous type.
// Note the dynamic creation of a list of ints for the
// ExamScores member. We skip 1 because the first string
// in the array is the student ID, not an exam score.
var queryNamesScores2 = from nameLine in names
                        let splitName = nameLine.Split(',')
                        from scoreLine in scores
                        let splitScoreLine = scoreLine.Split(',')
                        where Convert.ToInt32(splitName[2]) == Convert.ToInt32(splitScoreLine[0])
                        select (FirstName: splitName[0], 
                                LastName: splitName[1], 
                                ExamScores: (from scoreAsText in splitScoreLine.Skip(1)
                                             select Convert.ToInt32(scoreAsText))
                                             .ToList()
                               );

// Display each student's name and exam score average.
foreach (var student in queryNamesScores2)
{
    Console.WriteLine($"The average score of {student.FirstName} {student.LastName} is {student.ExamScores.Average()}.");
}

LINQ を使用して ArrayList を照会する方法

LINQ を使用して ArrayList などの非ジェネリックの IEnumerable コレクションをクエリする場合、範囲変数の型を明示的に宣言して、オブジェクトの特定の型をコレクションに反映させる必要があります。 Student オブジェクトの ArrayList がある場合、from 句は次のようになります。

var query = from Student s in arrList
//...

範囲変数の型を指定することで、ArrayList 内の各項目を Student にキャストします。

明示的に型指定された範囲変数をクエリ式で使用すると、Cast メソッドを呼び出した場合と同じ結果を得ることができます。指定したキャストを実行できない場合、Cast は例外をスローします。 Cast および OfType は、非ジェネリック IEnumerable 型で動作する、2 つの標準クエリ演算子メソッドです。詳細については、「LINQ クエリ操作での型の関係」を参照してください。次の例では、ArrayList に対してクエリを実行しています。

ArrayList arrList = new ArrayList();
arrList.Add(
    new Student
    (
        FirstName: "Svetlana",
        LastName: "Omelchenko",
        ExamScores: new int[] { 98, 92, 81, 60 }
    ));
arrList.Add(
    new Student
    (
        FirstName: "Claire",
        LastName: "O’Donnell",
        ExamScores: new int[] { 75, 84, 91, 39 }
    ));
arrList.Add(
    new Student
    (
        FirstName: "Sven",
        LastName: "Mortensen",
        ExamScores: new int[] { 88, 94, 65, 91 }
    ));
arrList.Add(
    new Student
    (
        FirstName: "Cesar",
        LastName: "Garcia",
        ExamScores: new int[] { 97, 89, 85, 82 }
    ));

var query = from Student student in arrList
            where student.ExamScores[0] > 95
            select student;

foreach (Student s in query)
    Console.WriteLine(s.LastName + ": " + s.ExamScores[0]);

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