1. アルゴリズム＋データ構造
勉強会（9）
2013-04-08 アロハ）竹腰 彰成

2. 第９回 配列（リスト・スタック・待
ち行列）

3. 配列とは
• http://www.php.net/manual/ja/language.types.array.php
• PHP の配列は、実際には順番付けられたマップです。マップは型の一種で、
値をキーに関連付けます。 この型は、いくつかの手法で最適化されます。こ
のため、 実際の配列またはリスト (ベクトル)、(あるマップの実装である) ハッ
シュテーブル、ディレクトリ、コレクション、スタック、 キュー等として使用する
ことが可能です。 PHP の配列には他の PHP 配列を値として保持することが
できるため、 非常に簡単にツリー構造を表現することが可能です。
• （キュー＝待ち行列）
• PHPの場合、すべて配列として実装されている
• 使い方を覚えればＯＫ

4. リストとは
• リストとは……国語辞典によると「ある目的のために、多数の品目や
数字などを書き出したもの。目録。一覧表」
• コンピュータサイエンスでは「要素を順番に並べたもの」
• PHPでは配列そのもの。特に意識することなく使っている（はず）。

5. リストの操作を改めて整理する
No. 操作
1 Ｋ番目の要素の前に要素を挿入する
2 Ｋ番目の要素を削除する
3 Ｋ番目の要素の内容を読む／書く
4 特定のキーを持つ要素を探索する
5 複数のリストを１つにまとめる
6 １つのリストを複数に分割する
7 リストの複製を作る
8 リストに含まれる要素の数を求める
「定本 Ｃプログラマのためのアルゴリズムとデータ構造」より

6. PHPでのリストの操作
No. 操作 PHPでの操作
1 Ｋ番目の要素の前に要素を挿入する array_splice()
2 Ｋ番目の要素を削除する array_splice()
3 Ｋ番目の要素の内容を読む／書く $array[$k]
4 特定のキーを持つ要素を探索する in_array()、foreach
5 複数のリストを１つにまとめる array_merge()、+演算子
6 １つのリストを複数に分割する array_slice()、array_chunk()
7 リストの複製を作る =演算子
8 リストに含まれる要素の数を求める count
• 一通りできるが、使い勝手は悪い
• 目的に沿った、特化したものを使う⇒たとえばスタック、待ち行列

7. スタックとは
• スタックとは……英和辞典によると「（干し草などの）大きな山, 積みわ
ら(haystack)；（物のきちんとした）積み重ね, 山」
• 操作は「上に積み重ねる」「上から取り出す」
• Last In First Out(LIFO)
• 最後に入れたのが最初に取り出される
• リストのうち、操作を制限したものと言える

8. スタックの操作
No. 操作 スタックの操作 PHPでの操作
1 Ｋ番目の要素の前に要素を挿入する リストの最後に要素を追加する array_push()、$stack[]
2 Ｋ番目の要素を削除する リストの最後の要素を取り出す array_pop()
3 Ｋ番目の要素の内容を読む／書く リストの最後の要素を取り出す array_pop() ／array_push()
4 特定のキーを持つ要素を探索する （しない） -
5 複数のリストを１つにまとめる （しない） -
6 １つのリストを複数に分割する （しない） -
7 リストの複製を作る （同じ） =演算子
8 リストに含まれる要素の数を求める （同じ） count
• array_push()、array_pop()という専用関数がある
• $stack[] = ‘foo’; のような追加方法もある

9. スタックの使い道
• コンピュータの基礎的なところで使われている
• メモリ管理
• 関数呼び出し
• 何かのロジックを作る時の手法としてよく登場する
• 電卓の実装
• 構文解析
• 探索問題を解くアルゴリズム
• webアプリでビジネスロジックに直接使うシーンはあまりないが……
• 「元に戻る」実装での戻るべきURLを保存

10. 待ち行列（キュー）とは
• キューとは……英和辞典によると「（順番を待つ人・車などの）列
(line)；（待つ）一群の人々」
• スーパーマーケットのレジ行列などを想像するとよい
• ただしここではレジは１つとする
• Last In Last Out(LILO)
• 最後に入れたものが最後に取り出される
• ＝最初に入れたものが最初に取り出される
• リストのうち、操作を制限したものと言える

11. 待ち行列（キュー）の操作
No. 操作 キューの操作 PHPでの操作
1 Ｋ番目の要素の前に要素を挿入する リストの最後に要素を追加する array_push()
2 Ｋ番目の要素を削除する リストの最初の要素を取り出す array_shift()
3 Ｋ番目の要素の内容を読む／書く リストの最初の要素を取り出す array_shift() ／array_push()
4 特定のキーを持つ要素を探索する （しない） -
5 複数のリストを１つにまとめる （しない） -
6 １つのリストを複数に分割する （しない） -
7 リストの複製を作る （同じ） =演算子
8 リストに含まれる要素の数を求める （同じ） Count
• array_shift()、 array_push()という専用関数がある

12. 待ち行列（キュー）の使い道
• まさに「待ち行列」として使われる
• 処理待ちリスト
• メールの大量送信：スタックだと最初に入れたものがいつ送信されるかわからない
• バッチの大量処理：スタックだと最初に入れたものがいつ処理されるかわからない
• メッセージキュー
• ＯＳでのイベント処理：操作した順番に処理していく

13. スタックと待ち行列（キュー）の使い分け
• 実装上の問題でスタックのほうが処理が速い
• キューの「先頭に追加する」操作がちょっと重い
• それ以外は、要件により使い分ける
• どちらでもいい場合はスタックを使ったほうが処理が速い

14. 実習：スタックの利用
• スタックを使って「逆ポーランド記法」の電卓を作成してください
• 計算式は「1 2 + 4 5 + *」
• 考え方はwikipediaの「逆ポーランド記法」の「計算動作の例」にあります
• http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%80%86%E3%83%9D%E3%83%BC%E3%83%
A9%E3%83%B3%E3%83%89%E8%A8%98%E6%B3%95
• 勉強会の残り時間を使って書いてください。時間のある限り質問を
受け付けます
• できあがったら提出してください
• 時間に間に合わない場合は宿題にします

15. 今回の単語のまとめ
• リスト
• スタック
• FILO
• 待ち行列、キュー
• LILO