C#のStackとQueueクラス徹底解説！基本操作からサンプルコードまで

C#には、データを効率的に管理するためのコレクションクラスが多数用意されています。その中でも特に重要なのがStack（スタック）とQueue（キュー）です。この記事では、それぞれの特徴、主要なメソッド、そして実際に動作するサンプルコードを交えて詳しく解説します。

Stack（スタック）とは

Stackクラスは、LIFO（Last-In, First-Out：後入れ先出し）方式でオブジェクトを管理するコレクションです。最後に追加した要素が最初に取り出される仕組みで、直前の状態に戻る処理（Undo機能）や、深さ優先探索など、後入れ先出しのアクセスが必要な場面で活用されます。

Stackクラスの主なプロパティ

• Count ― スタック内に格納されている要素数を取得します。

Stackクラスの主なメソッド

Stackの使用例

以下は、Stackクラスを使い、Push()メソッドで要素を追加し、Pop()メソッドで要素を取り出すサンプルコードです。

using System;
using System.Collections;

namespace CollectionsApplication {
    class Program {
        static void Main(string[] args) {
            Stack st = new Stack();

            st.Push('A');
            st.Push('B');
            st.Push('C');
            st.Push('D');

            Console.WriteLine("Current stack: ");
            foreach (char c in st) {
                Console.Write(c + " ");
            }

            Console.WriteLine();

            st.Push('P');
            st.Push('Q');
            Console.WriteLine("The next poppable value in stack: {0}", st.Peek());
            Console.WriteLine("Current stack: ");

            foreach (char c in st) {
                Console.Write(c + " ");
            }
            Console.WriteLine();

            Console.WriteLine("Removing values....");
            st.Pop();
            st.Pop();
            st.Pop();

            Console.WriteLine("Current stack: ");
            foreach (char c in st) {
                Console.Write(c + " ");
            }
        }
    }
}

実行結果

Current stack:
D C B A
The next poppable value in stack: Q
Current stack:
Q P D C B A
Removing values....
Current stack:
C B A

この実行結果から、最後にPushした「D」が最初に表示され、Popするたびに後から追加した要素から順に取り出されていることがわかります。これがLIFO方式の動作です。

Queue（キュー）とは

Queueクラスは、System.Collections名前空間に含まれるコレクションクラスで、FIFO（First-In, First-Out：先入れ先出し）方式で要素を管理します。最初に追加された要素が最初に取り出される仕組みで、映画館のチケット売り場に並ぶ行列のように、先に来た人が先に処理されるイメージです。

Queueクラスには、主に次の2つのメソッドがあります。

• Enqueue() ― キューに値を追加します。
• Dequeue() ― キューから値を取り出します。

Enqueue：要素の追加

Enqueue()メソッドを使用すると、キューの末尾にアイテムを追加できます。

Queue q = new Queue();
q.Enqueue("Two");
q.Enqueue("One");

Dequeue：要素の取得

Dequeue()メソッドを使用すると、キューの先頭からアイテムを取り出せます。追加した順序どおりに要素が返される点がポイントです。

Queue q = new Queue();
q.Enqueue("Two");
q.Enqueue("One");

// 要素をすべて取り出す
while (q.Count > 0)
    Console.WriteLine(q.Dequeue());

このコードを実行すると、「Two」「One」の順に出力されます。つまり、先にEnqueueした要素が先にDequeueされるため、FIFOの特性が確認できます。

まとめ

StackとQueueは、どちらも要素のコレクションを扱う基本的なデータ構造ですが、StackはLIFO（後入れ先出し）、QueueはFIFO（先入れ先出し）という対照的な特性を持ちます。用途に応じて適切に使い分けることで、より効率的で読みやすいプログラムを作成できます。