ここでは非ジェネリックなコレクション型System.Collections.Stackクラスについて解説します。 Stackクラスを使用するよりも、Stackに相当するジェネリックなコレクション型System.Collections.Generic.Stack<T>クラスを使用することを強く推奨します。

§1 Stack

System.Collections.Stackクラスは、後入れ先出し(LIFO: Last-In, First-Out)のデータ構造を持つスタックを提供するコレクションクラスです。 Stackクラスでは、ArrayListクラスやHashtableクラスとは異なり、コレクションにどのようなオブジェクトが格納されているかということより、どのような順番で格納されたかと言うことの方が重要視されます。

§1.1 基本的な操作

スタック

.NET FrameworkにおけるStackクラスの概要を見ていきます。 Stackに要素を追加するプッシュの操作はPushメソッド、Stackから要素を取り出すポップの操作はPopメソッドで行います。 Stackから要素をポップすると、取り出した要素はStackから削除されます。 本を一冊ずつ積み上げる作業がプッシュ、積まれた本を一冊ずつ上から取っていく作業がポップに相当するとイメージするとよいと思います。

また、Peekメソッドを使うと、Stackの内容はそのままで(削除されずに)先頭にある要素を取得できます。 Stackの内容が空の場合に、PopメソッドやPeekメソッドを呼び出すとInvalidOperationExceptionがスローされます。 Stackの内容を空にするには、Clearメソッドを使います。 Stackに指定した内容の要素が含まれているか調べるには、Containsメソッドを使います。

Stackに現在いくつの要素が含まれているかを知るにはCountプロパティを参照します。 ArrayListなどと同様、Stackには任意の数の要素をプッシュできます。 Stack内部の容量はプッシュの際に自動的に拡充されます。 ポップの際に要素数が減っても、Stack内部で確保されている容量は減ることはありません。

using System;
using System.Collections;

class Sample {
  static void Main()
  {
    Stack s = new Stack();

    // Stackに要素をPush
    s.Push("Alice");
    s.Push("Bob");
    s.Push("Charlie");
    s.Push("Dave");
    s.Push("Eve");

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);

    // Stackの先頭にある要素をPeek
    Console.WriteLine("Peek: {0}", s.Peek());

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);

    // Stackの先頭にある要素をPop
    Console.WriteLine("Pop: {0}", s.Pop());
    Console.WriteLine("Pop: {0}", s.Pop());

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);

    // Stackに"Alice", "Eve"が含まれるか調べる
    Console.WriteLine(s.Contains("Alice"));
    Console.WriteLine(s.Contains("Eve"));

    // Stackに"Fran", "Gordon"をPush
    s.Push("Fran");
    s.Push("Gordon");

    Console.WriteLine();

    // Stackが空になるまで内容をPop
    while (0 < s.Count) {
      Console.WriteLine(s.Pop());
    }
  }
}
実行結果
Count: 5
Peek: Eve
Count: 5
Pop: Eve
Pop: Dave
Count: 3
True
False

Gordon
Fran
Charlie
Bob
Alice

一番最後にStackに入れた要素は一番始めに取り出されるという特性上、要素を入れた順番とは逆の順番で表示されている点に注目してください。

§1.2 列挙操作

Stackでも、foreach文による列挙ができるようになっていますが、インデクサはサポートされないのでfor文による列挙は出来ません。 foreach文による列挙を行う場合は、Popしたときと同じ順で列挙されますが、当然要素の削除は行われません。

using System;
using System.Collections;

class Sample {
  static void Main()
  {
    Stack s = new Stack();

    s.Push("Alice");
    s.Push("Bob");
    s.Push("Charlie");
    s.Push("Dave");
    s.Push("Eve");

    foreach (object e in s) {
      Console.WriteLine(e);
    }

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);
    Console.WriteLine();

    while (0 < s.Count) {
      Console.WriteLine(s.Pop());
    }

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);
  }
}
実行結果
Eve
Dave
Charlie
Bob
Alice
Count: 5

Eve
Dave
Charlie
Bob
Alice
Count: 0

§1.3 配列からの変換

配列からStackに変換するには、コンストラクタが使えます。 コンストラクタに配列を指定した場合、Stackの内容は配列の要素を先頭から一つずつPushした場合と同じ内容になります。

using System;
using System.Collections;

class Sample {
  static void Main()
  {
    string[] arr = new string[] {"Alice", "Bob", "Charlie", "Dave", "Eve"};
    Stack s = new Stack(arr); // 配列からStackを作成

    while (0 < s.Count) {
      Console.WriteLine(s.Pop());
    }
  }
}
実行結果
Eve
Dave
Charlie
Bob
Alice

§1.4 配列への変換・コピー

Stackから配列へ変換する場合にはToArrayメソッドCopyToメソッドが使えますが、ArrayListから配列の変換の場合とは異なり、object型の配列への変換しかサポートされていません。 変換・コピーした後の配列の内容は、Stackの内容を一つずつPopした場合と同じ内容になります。 また、変換・コピーの前後でStackの内容は変化しません。

using System;
using System.Collections;

class Sample {
  static void Main()
  {
    Stack s = new Stack();

    s.Push("Alice");
    s.Push("Bob");
    s.Push("Charlie");
    s.Push("Dave");
    s.Push("Eve");

    // 配列に変換
    object[] arr1 = s.ToArray();

    for (int i = 0; i < arr1.Length; i++) {
      Console.WriteLine("arr1[{0}]: {1}", i, arr1[i]);
    }

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);

    // 配列にコピー
    object[] arr2 = new object[s.Count];

    s.CopyTo(arr2, 0);

    for (int i = 0; i < arr2.Length; i++) {
      Console.WriteLine("arr2[{0}]: {1}", i, arr2[i]);
    }

    Console.WriteLine("Count: {0}", s.Count);
  }
}
実行結果
arr1[0]: Eve
arr1[1]: Dave
arr1[2]: Charlie
arr1[3]: Bob
arr1[4]: Alice
Count: 5
arr2[0]: Eve
arr2[1]: Dave
arr2[2]: Charlie
arr2[3]: Bob
arr2[4]: Alice
Count: 5