Luaチュートリアル(7)。データ構造の説明
Luaのテーブルは単純なデータ構造ではなく、他のデータ構造の基礎として使用することができます。配列、レコード、線形テーブル、キュー、コレクションは全てLuaのテーブルで表現することができます。
1. 配列
Luaでは、テーブルのインデックスに整数を使用することで配列を実装することができます。そのため、Luaにおける配列は、サイズが固定されておらず、例えば、以下のようになります。
a = {}
for i = 1, 1000 do
a[i] = 0
end
print("The length of array 'a' is " . #a)
-- The length of array 'a' is 1000
Luaでは、配列の開始インデックスに任意の数値を指定できますが、原則として1がその開始インデックス値として使用されます。そして、Luaの組み込み関数や関数の多くはこの機能に依存しているので、無闇にこのルールを確保するようにしましょう。次のメソッドは、テーブル・コンストラクタを介して配列を作成し、初期化するものです。
squares = {1, 4, 9, 16, 25}
2. 二次元配列。
Luaでテーブルを使って多次元配列を構成するには、2つの方法があります。1つ目は多次元配列をquot;array of arrays"で実装する方法で、1次元配列の各要素はtableオブジェクトでもあります。
mt = {}
for i = 1, N do
mt[i] = {}
for j = 1, M do
mt[i][j] = i * j
end
end
2つ目の方法は，2次元配列のインデックスを，2次元目のステップサイズとして固定定数で展開するもので，例えば
mt = {}
for i = 1, N do
for j = 1, M do
mt[(i - 1) * M + j] = i * j
end
end
3.リンクされたテーブル。
テーブルは動的な存在であるため、Luaでは連鎖したテーブルを実装するのが便利です。各ノードはテーブルとして表現され、"link"はノード内の単なるフィールドで、次のような他のテーブルへの参照を含んでいます。
list = nil
for i = 1, 10 do
list = { next = list, value = i}
end
local l = list
while l do
print(l.value)
l = l.next
end
4. 待ち行列と双方向性待ち行列。
Luaでキューを実装する簡単な方法は、テーブル・ライブラリの関数insertとremoveを使うことです。しかし、この方法では後続の要素が移動してしまうため、キューに大量のデータがある場合はお勧めできません。以下のコードは、より効率的な実装方法です、例．
List = {}
function List.new()
return {first = 0, last = -1}
end
function List.pushFront(list, value)
local first = list.first - 1
list.first = first
list[first] = value
end
function List.pushBack(list, value)
local last = list.last + 1
list.last = last
list[last] = value
end
function List.popFront(list)
local first = list.first
if first > list.last then
error("List is empty")
end
local value = list[first]
list[first] = nil
list.first = first + 1
return value
end
function List.popBack(list)
local last = list.last
if list.first > last then
error("List is empty")
end
local value = list[last]
list[last] = nil
list.last = last - 1
return value
end
5. セット・パッケージ（バッグ）。
Luaでテーブルを使ったコレクションを実装するのは非常に簡単で、以下のコードをご覧ください。
reserved = { ["while"] = true, ["end"] = true, ["function"] = true, }
if not reserved["while"] then
--do something
end
Luaではパッケージ（Bag）をMultiSetと考えることができますが、通常のコレクションと異なるのは、コンテナの中で同じキーを持つ要素を複数回出現させることができる点です。次のコードは、テーブル内の要素にカウンターを追加することで、このデータ構造の実装をシミュレートしています。
function insert(bag, element)
bag[element] = (bag[element] or 0) + 1
end
function remove(bag, element)
local count = bag[element]
bag[element] = (count and count > 1) and count - 1 or nil
end
6. StringBuilderです。
Luaで複数の文字列を連結して1つの大きな文字列にしたい場合は、次のようにします。
local buff = ""
for line in io.lines() do
buff = buff ... line ... "\n"
end
上記のコードでも問題なく動作しますが、行数が多い場合、この方法ではメモリの再割り当てやメモリ間のデータコピーが大量に発生し、結果としてパフォーマンスのオーバーヘッドが相当なものになります。実は、Javaなど多くのプログラミング言語では、文字列は不変のオブジェクトなので、この方法では、大きな文字列を複数回連結したときに、同じようにパフォーマンスの問題が発生します。この問題を解決するために、JavaではStringBuilderクラスが提供されていますが、Luaではtableのconcatメソッドを使用することで、この問題を解決できます。以下のコードを参照してください。
local t = {}
for line in io.lines() do
t[#t + 1] = line . "\n"
end
local s = table.concat(t)
The --concat method can take two arguments, so the above approach could also be changed to
local t = {}
for line in io.lines() do
t[#t + 1] = line
end
local s = table.concat(t,"\n")
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