Javaでセットが別のセットのサブセットかどうかを判定する方法

この記事では、あるセット（Set）が別のセットのサブセット（部分集合）であるかどうかを判定する方法を解説します。

Setとは、重複する要素を含むことができないコレクションであり、数学における集合の概念をモデル化したものです。SetインターフェースにはCollectionインターフェースから継承されたメソッドのみが定義されており、そこに「重複要素を禁止する」という制約が追加されています。

サブセットの判定には、containsAll()メソッドを使用します。このメソッドは、引数に渡したコレクションのすべての要素が、呼び出し元のコレクションに含まれている場合にtrueを返します。

処理内容のデモ

以下に入力例と、それに対して期待される出力を示します。

入力：

1つ目のセット： [90, 75, 60, 45]
2つ目のセット： [90, 60]

期待される出力：

一方のセットは他方のサブセットか？
true

アルゴリズム

ステップ1 - 処理を開始する
ステップ2 - 必要な変数を宣言する
ステップ3 - 値を定義する
ステップ4 - 2つのSetを作成し、「add」メソッドで要素を追加する
ステップ5 - セットの内容をコンソールに表示する
ステップ6 - boolean型の変数を用意し、一方のセットに対して「containsAll」メソッドを呼び出す
ステップ7 - これにより、一方のセットが他方のサブセットであるかどうかが判定される
ステップ8 - サブセットであればtrue、そうでなければfalseが返る
ステップ9 - 判定結果をコンソールに表示する
ステップ10 - 処理を終了する

例1： すべての処理をmainメソッドに記述するパターン

ここでは、すべての操作をmainメソッドの中にまとめて記述します。

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("必要なパッケージがインポートされました");
        Set<Integer> input_set_1 = new HashSet<>();
        input_set_1.add(45);
        input_set_1.add(60);
        input_set_1.add(75);
        input_set_1.add(90);
        System.out.println("1つ目のセット： " + input_set_1);
        Set<Integer> input_set_2 = new HashSet<>();
        input_set_2.add(60);
        input_set_2.add(90);
        System.out.println("2つ目のセット： " + input_set_2);
        boolean result = input_set_1.containsAll(input_set_2);
        System.out.println("\n一方のセットは他方のサブセットか？ \n" + result);
    }
}

実行結果

必要なパッケージがインポートされました
1つ目のセット： [90, 75, 60, 45]
2つ目のセット： [90, 60]

一方のセットは他方のサブセットか？
true

例2： オブジェクト指向スタイルで関数にカプセル化するパターン

次に、サブセット判定の処理を独立した関数として切り出し、オブジェクト指向プログラミングの形式で記述します。

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Demo {
    static void is_subset(Set<Integer> input_set_1, Set<Integer> input_set_2){
        boolean result = input_set_1.containsAll(input_set_2);
        System.out.println("\n一方のセットは他方のサブセットか？ \n" + result);
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("必要なパッケージがインポートされました");
        Set<Integer> input_set_1 = new HashSet<>();
        input_set_1.add(45);
        input_set_1.add(60);
        input_set_1.add(75);
        input_set_1.add(90);
        System.out.println("1つ目のセット： " + input_set_1);
        Set<Integer> input_set_2 = new HashSet<>();
        input_set_2.add(60);
        input_set_2.add(90);
        System.out.println("2つ目のセット： " + input_set_2);
        is_subset(input_set_1, input_set_2);
    }
}

実行結果

必要なパッケージがインポートされました
1つ目のセット： [90, 75, 60, 45]
2つ目のセット： [90, 60]

一方のセットは他方のサブセットか？
true

補足ポイント

• containsAll()はCollectionインターフェースに定義されたメソッドのため、ListやSetなど任意のコレクションに対して使用できます。
• HashSetは要素の順序を保証しないため、表示される順序は実行環境によって異なる場合があります。
• 空のセットは、あらゆるセットのサブセットとみなされます（containsAll()はtrueを返します）。