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マルチパラダイム時代におけるデータ構造 第17回 ー 後入れ先出しのスタック

 この記事は、「マルチパラダイム時代におけるデータ構造 第16回 ー 不変オブジェクトと宣言型プログラミング」の続きです。前回は、不変オブジェクトと宣言型プログラミングに関して改めて解説しました。今回は新たに、データ構造のスタックについて解説します。
 以前、先入れ先出しのデータ構造であるキューを解説しました。その逆に、後から入れたデータを先に返すのがスタックです。概要はもうわかったと思いますので、実装例を掲載します。

using System;

namespace DataStructure
{
    //後入れ先出しでデータを管理するオブジェクト
    public class Stack<T> : IDataManager<T>
    {
        private IDataFreeManager<T> _elemets;

        public Stack( )
        {
            this._elemets = new ConsCell<T>();
        }

        //データを追加(プッシュ)する。
        public void Push( T element )
        {
            this.Insert( element );
        }

        //後入れ先出しでデータを取り出す。
        public T Pop( )
        {
            T result = this.Select();
            this.Delete();
            return result;
        }

        //要素の個数。
        public int Count
        {
            get { return this._elemets.Count; }
        }

        //最後のデータを選択する。
        public T Select( )
        {
            return this._elemets.Select( this.Count - 1 );
        }

        //最後尾にデータを追加する。
        public void Insert( T value )
        {
            this._elemets.Insert( value, this.Count - 1 );
        }

        //最初のデータを消す。
        public void Delete( )
        {
            this._elemets.Delete( this.Count - 1 );
        }
    }
}

using System;

namespace DataStructure
{
    //後入れ先出しでデータを管理する不変オブジェクト
    public class ImmutableStack<T> : IImmutablDataManager<T>
    {
        private IImmutablDataFreeManager<T> _elemets;

        //格納する要素を指定し、インスタンスを生成する。
        public ImmutableStack( T element )
        {
            this._elemets = new ImmutabConsCell<T>( element, null );
        }

        //要素を指定し、インスタンスを生成する。
        private ImmutableStack( IImmutablDataFreeManager<T> elements )
        {
            this._elemets = elements;
        }

        //データを追加(プッシュ)する。
        public IImmutablDataManager<T> Push( T element )
        {
            return this.Insert( element );
        }

        //後入れ先出しでデータを取り出す。
        public ImmutabTuple<IImmutablDataManager<T>, T> Pop( )
        {
            T result = this.Select();
            IImmutablDataManager<T> stack = this.Delete();
            return new ImmutabTuple<IImmutablDataManager<T>, T>( 
                stack, 
                result );
        }

        //要素の個数。
        public int Count
        {
            get 
            { 
                return this._elemets == null
                    ? 0
                    : this._elemets.Count; 
            }
        }

        //最後のデータを選択する。
        public T Select( )
        {
            return this._elemets.Select( this.Count - 1 );
        }

        //最後尾にデータを追加する。
        public IImmutablDataManager<T> Insert( T value )
        {
            return new ImmutableStack<T>( 
                this._elemets.Insert( 
                value, this.Count ) );
        }

        //最初のデータを消す。
        public IImmutablDataManager<T> Delete( )
        {
            return new ImmutableStack<T>(
                this._elemets.Delete( 
                this.Count - 1 ) );
        }
    }
}

実に簡単なプログラムですが、テストもちゃんとパスします。インタフェースプログラミングをしたら、大体こんな具合になります。もちろん、データ構造の個性に合したテストも必要となってくるのですが、今はまだ気にしないで行きましょう♪
 プログラムそのものは簡単なのですが、始めてこのデータ構造を知った人が気にするのが「どこで使うの?」です。実は、プログラミングではすごく使い道があります。例えば、コンパイラ、メソッド呼び出しの機械語レベルの部分、メモリヒット率を上げる工夫をしたアルゴリズム・・・。そういったものは、場数を踏むと自然と出会うので、今はあまり気にしなくてもいいと思います。「キューの反対の動きをするのがスタックだ」程度に覚えておきましょう。
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ジャンル : コンピュータ

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