09. よく使うコレクション

🎯 この章のゴール

Vec<T>・String・HashMap<K, V> を使いこなす
文字列が UTF-8 であることの意味を知る

💡 ひとことで言うと

Vec は 伸び縮みする配列、String は 伸び縮みする UTF-8 文字列、HashMap は キーで引ける辞書。3 つともヒープにデータを置く所有型です。

Vec<T>: 可変長配列

fn main() {
    let mut v: Vec<i32> = Vec::new();
    v.push(1);
    v.push(2);
    let w = vec![10, 20, 30];       // マクロで初期化

    let third = &w[2];              // 範囲外なら panic
    match w.get(5) {                // 範囲外なら None
        Some(x) => println!("{x}"),
        None => println!("5 番目はない"),
    }

    for x in &mut v {
        *x *= 100;                  // 可変参照で書き換え
    }
    println!("{v:?} {third}");
    println!("{:?}", v.pop());      // Some(200)
}

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違う型を混ぜたいときは、enum に包めば 1 つの Vec に入れられます。

#[derive(Debug)]
enum Cell {
    Int(i64),
    Text(String),
}

fn main() {
    let row = vec![Cell::Int(3), Cell::Text(String::from("blue"))];
    println!("{row:?}");
}

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String: UTF-8 文字列

fn main() {
    let mut s = String::from("foo");
    s.push_str("bar");          // 文字列を追加
    s.push('!');                // 1 文字追加

    let a = String::from("Hello, ");
    let b = String::from("world");
    let c = a + &b;             // a はムーブされる。b は借用
    let d = format!("{c} / {b}"); // format! は何もムーブしない

    let jp = "こんにちは";
    println!("{s} {d} bytes={} chars={}", jp.len(), jp.chars().count());
    for ch in jp.chars().take(2) {
        print!("{ch} ");        // こ ん
    }
    println!();
}

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s[0] のような インデックスアクセスはできません。UTF-8 では 1 文字が 1〜4 バイトなので「0 番目」が文字なのかバイトなのか曖昧だからです。文字単位なら .chars()、バイト単位なら .bytes() を使います。

HashMap<K, V>: 辞書

use std::collections::HashMap;

fn main() {
    let mut scores = HashMap::new();
    scores.insert(String::from("Blue"), 10);
    scores.insert(String::from("Blue"), 25);         // 上書き
    scores.entry(String::from("Red")).or_insert(50); // 無ければ挿入

    if let Some(s) = scores.get("Blue") {
        println!("Blue = {s}");
    }

    // 単語カウント
    let text = "a b a c b a";
    let mut counts = HashMap::new();
    for word in text.split_whitespace() {
        *counts.entry(word).or_insert(0) += 1;
    }
    println!("{counts:?}"); // 順序は不定
}

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insert に String を渡すと所有権は HashMap にムーブします。

🧪 やってみよう

下の書きかけコードの TODO を埋めて、▶ 実行 で確かめよう。todo!() のままだと実行時に panic します。

整数のリストから 平均値・中央値・最頻値 を求めよう。

use std::collections::HashMap;

fn mean(v: &[i32]) -> f64 {
    todo!("ヒント: iter().sum::<i32>() as f64")
}

fn median(v: &[i32]) -> f64 {
    todo!("ヒント: to_vec() してから sort()")
}

fn mode(v: &[i32]) -> i32 {
    todo!("ヒント: HashMap で出現回数を数える")
}

fn main() {
    let v = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5];
    println!("平均 {} / 中央値 {} / 最頻値 {}", mean(&v), median(&v), mode(&v));
}

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💡 解答例を見る

use std::collections::HashMap;

fn mean(v: &[i32]) -> f64 {
    v.iter().sum::<i32>() as f64 / v.len() as f64
}

fn median(v: &[i32]) -> f64 {
    let mut sorted = v.to_vec();
    sorted.sort();
    let mid = sorted.len() / 2;
    // 要素数が偶数なら中央 2 つの平均
    if sorted.len() % 2 == 0 {
        (sorted[mid - 1] + sorted[mid]) as f64 / 2.0
    } else {
        sorted[mid] as f64
    }
}

fn mode(v: &[i32]) -> i32 {
    let mut counts = HashMap::new();
    for &n in v {
        *counts.entry(n).or_insert(0) += 1;
    }
    counts
        .into_iter()
        .max_by_key(|&(_, count)| count)
        .map(|(n, _)| n)
        .unwrap()
}

fn main() {
    let v = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5];
    println!("平均 {} / 中央値 {} / 最頻値 {}", mean(&v), median(&v), mode(&v));
}

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📝 まとめ

Vec は push/pop/get。参照を持ったまま push はできない
String は UTF-8。len() はバイト数、文字は chars()
HashMap は entry().or_insert() が便利

✅ 理解度クイズ

次のコードはコンパイルできる？

fn main() {
    let mut v = vec![1, 2, 3];
    let first = &v[0];
    v.push(4);
    println!("{first}");
}

v.get(10) と v[10]（要素数 3 のベクタ）の違いは？

let s = String::from("こんにちは"); s.len() の値は？

HashMap で「キーが無ければ 0 を入れ、その値に 1 を足す」書き方は？