LINQ

[C#/LINQ] Whereメソッドの使い方 – 条件に合う要素を取得

Whereメソッドは、C#のLINQクエリで使用され、コレクション内の要素をフィルタリングして条件に合う要素を取得します。

Whereメソッドは、条件を指定するラムダ式を引数に取り、その条件を満たす要素のみを返します。

例えば、numbers.Where(n => n > 5)は、numbersコレクションから5より大きい要素を取得します。

Whereメソッドは遅延評価され、結果はIEnumerable<T>として返されます。

目次から探す

Whereメソッドとは
Whereメソッドの基本的な使い方
Whereメソッドの動作原理
Whereメソッドの具体例
Whereメソッドの応用
Whereメソッドの注意点
まとめ

Whereメソッドとは

C#のLINQ(Language Integrated Query)におけるWhereメソッドは、コレクション内の要素を条件に基づいてフィルタリングするための非常に便利な機能です。

このメソッドを使用することで、特定の条件を満たす要素だけを簡単に取得することができます。

Whereメソッドは、IEnumerable<T>やIQueryable<T>インターフェースを実装したコレクションに対して使用でき、ラムダ式を用いて条件を指定します。

これにより、コードがシンプルで読みやすくなり、データ操作が効率的に行えるようになります。

特に、大量のデータを扱う場合において、Whereメソッドは必要なデータを迅速に抽出するための強力なツールとなります。

Whereメソッドの基本的な使い方

単純な条件でのフィルタリング

Whereメソッドを使用して、単純な条件でコレクションをフィルタリングすることができます。

例えば、整数のリストから偶数だけを取得する場合、以下のように記述します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
        
        // 偶数をフィルタリング
        var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0);
        
        foreach (var number in evenNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

2
4
6

この例では、リスト内の偶数のみが出力されます。

複数条件でのフィルタリング

Whereメソッドでは、複数の条件を組み合わせてフィルタリングすることも可能です。

例えば、整数のリストから3の倍数かつ偶数の要素を取得する場合、次のように記述します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12 };
        
        // 3の倍数かつ偶数をフィルタリング
        var filteredNumbers = numbers.Where(n => n % 3 == 0 && n % 2 == 0);
        
        foreach (var number in filteredNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

6
12

この例では、3の倍数であり、かつ偶数である要素が出力されます。

ラムダ式を使った条件指定

Whereメソッドでは、ラムダ式を使って条件を指定します。

ラムダ式は、簡潔に条件を表現できるため、可読性が向上します。

以下は、文字列のリストから特定の文字を含む要素を取得する例です。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<string> fruits = new List<string> { "Apple", "Banana", "Cherry", "Date" };
        
        // "a"を含む果物をフィルタリング
        var filteredFruits = fruits.Where(fruit => fruit.Contains("a"));
        
        foreach (var fruit in filteredFruits)
        {
            Console.WriteLine(fruit);
        }
    }
}

Banana
Date

この例では、”a”を含む果物が出力されます。

メソッドチェーンでの利用

Whereメソッドは、他のLINQメソッドと組み合わせてメソッドチェーンとして使用することができます。

例えば、フィルタリングした後にソートを行う場合、次のように記述します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 5, 3, 8, 1, 4, 7, 2, 6 };
        
        // 偶数をフィルタリングし、昇順にソート
        var sortedEvenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0).OrderBy(n => n);
        
        foreach (var number in sortedEvenNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

2
4
6

この例では、偶数をフィルタリングした後、昇順にソートして出力しています。

メソッドチェーンを使うことで、コードがより直感的になります。

Whereメソッドの動作原理

遅延評価とは

Whereメソッドは遅延評価を利用しています。

これは、Whereメソッドが呼び出された時点では実際のフィルタリング処理が行われず、結果を必要とするまで評価が遅れることを意味します。

具体的には、Whereメソッドは条件を満たす要素を含む新しいコレクションを生成するのではなく、元のコレクションに対するクエリを表現するだけです。

実際のデータの取得は、foreachループやToListメソッドなどで結果を要求したときに行われます。

この特性により、無駄な計算を避けることができ、パフォーマンスが向上します。

Whereメソッドのパフォーマンスへの影響

Whereメソッドの遅延評価は、パフォーマンスに大きな影響を与えます。

特に、大量のデータを扱う場合、必要なデータだけを取得することで、メモリ使用量や処理時間を削減できます。

例えば、条件に合致する要素が少ない場合、全ての要素を評価することなく、必要なデータだけを効率的に取得できます。

ただし、遅延評価は、クエリが複雑になると、実行時にパフォーマンスが低下する可能性があるため、注意が必要です。

IEnumerable<T>とIQueryable<T>の違い

Whereメソッドは、IEnumerable<T>とIQueryable<T>の両方で使用できますが、それぞれの動作には違いがあります。

特徴	IEnumerable<T>	IQueryable<T>
データソース	メモリ内のコレクション	データベースやリモートサービス
実行タイミング	遅延評価、全てのデータをメモリに読み込む	遅延評価、クエリがデータベースに送信される
パフォーマンス	小規模データに適している	大規模データに適している
クエリの最適化	なし	SQLクエリとして最適化される

IEnumerable<T>は主にメモリ内のデータに対して使用され、全てのデータをメモリに読み込んでからフィルタリングを行います。

一方、IQueryable<T>はデータベースに対してクエリを発行し、必要なデータだけを取得するため、特に大規模なデータセットに対して効率的です。

この違いを理解することで、適切なデータソースに対してWhereメソッドを使用することができます。

Whereメソッドの具体例

数値のフィルタリング

数値のリストから特定の条件に合う要素をフィルタリングする例です。

ここでは、リスト内の偶数を取得します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 10, 15, 20, 25, 30 };
        
        // 偶数をフィルタリング
        var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0);
        
        foreach (var number in evenNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

10
20
30

この例では、リスト内の偶数が出力されます。

文字列のフィルタリング

文字列のリストから特定の文字を含む要素をフィルタリングする例です。

ここでは、”a”を含む果物の名前を取得します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<string> fruits = new List<string> { "Apple", "Banana", "Cherry", "Date" };
        
        // "a"を含む果物をフィルタリング
        var filteredFruits = fruits.Where(fruit => fruit.Contains("a"));
        
        foreach (var fruit in filteredFruits)
        {
            Console.WriteLine(fruit);
        }
    }
}

Banana
Date

この例では、”a”を含む果物の名前が出力されます。

オブジェクトのプロパティを使ったフィルタリング

オブジェクトのリストから特定のプロパティに基づいてフィルタリングする例です。

ここでは、年齢が20歳以上の人を取得します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<Person> people = new List<Person>
        {
            new Person { Name = "Alice", Age = 22 },
            new Person { Name = "Bob", Age = 18 },
            new Person { Name = "Charlie", Age = 25 }
        };
        
        // 年齢が20歳以上の人をフィルタリング
        var adults = people.Where(person => person.Age >= 20);
        
        foreach (var person in adults)
        {
            Console.WriteLine(person.Name);
        }
    }
}

Alice
Charlie

この例では、20歳以上の人の名前が出力されます。

配列やリストでのWhereメソッドの使用例

配列やリストに対してWhereメソッドを使用する例です。

ここでは、整数の配列から5より大きい数を取得します。

using System;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        
        // 5より大きい数をフィルタリング
        var greaterThanFive = numbers.Where(n => n > 5);
        
        foreach (var number in greaterThanFive)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

この例では、5より大きい数が出力されます。

配列やリストに対してもWhereメソッドを簡単に利用できることがわかります。

Whereメソッドの応用

Selectメソッドとの組み合わせ

Whereメソッドは、Selectメソッドと組み合わせて使用することで、フィルタリングした後に特定のプロパティや値を選択することができます。

以下の例では、年齢が20歳以上の人の名前だけを取得します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<Person> people = new List<Person>
        {
            new Person { Name = "Alice", Age = 22 },
            new Person { Name = "Bob", Age = 18 },
            new Person { Name = "Charlie", Age = 25 }
        };
        
        // 年齢が20歳以上の人の名前を取得
        var adultNames = people
            .Where(person => person.Age >= 20)
            .Select(person => person.Name);
        
        foreach (var name in adultNames)
        {
            Console.WriteLine(name);
        }
    }
}

Alice
Charlie

この例では、Whereメソッドでフィルタリングした後、Selectメソッドで名前だけを取得しています。

OrderByメソッドとの組み合わせ

WhereメソッドとOrderByメソッドを組み合わせることで、フィルタリングした結果を特定の順序でソートすることができます。

以下の例では、偶数をフィルタリングし、昇順にソートします。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 10, 15, 20, 25, 30, 5 };
        
        // 偶数をフィルタリングし、昇順にソート
        var sortedEvenNumbers = numbers
            .Where(n => n % 2 == 0)
            .OrderBy(n => n);
        
        foreach (var number in sortedEvenNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

10
20
30

この例では、偶数をフィルタリングした後、OrderByメソッドで昇順にソートしています。

FirstやSingleなどのメソッドとの併用

Whereメソッドは、FirstやSingleメソッドと併用することで、条件に合う最初の要素や唯一の要素を取得することができます。

以下の例では、年齢が25歳の人を取得します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<Person> people = new List<Person>
        {
            new Person { Name = "Alice", Age = 22 },
            new Person { Name = "Bob", Age = 25 },
            new Person { Name = "Charlie", Age = 25 }
        };
        
        // 年齢が25歳の最初の人を取得
        var firstPerson = people
            .Where(person => person.Age == 25)
            .FirstOrDefault(); // 条件に合う要素がない場合はnullを返す
        
        if (firstPerson != null)
        {
            Console.WriteLine(firstPerson.Name);
        }
    }
}

Bob

この例では、年齢が25歳の最初の人の名前が出力されます。

AnyやAllメソッドとの併用

Whereメソッドは、AnyやAllメソッドと併用することで、条件に合う要素が存在するかどうかを確認することができます。

以下の例では、リスト内に20歳以上の人がいるかどうかを確認します。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<Person> people = new List<Person>
        {
            new Person { Name = "Alice", Age = 22 },
            new Person { Name = "Bob", Age = 18 },
            new Person { Name = "Charlie", Age = 25 }
        };
        
        // 20歳以上の人がいるか確認
        bool hasAdults = people.Any(person => person.Age >= 20);
        
        Console.WriteLine(hasAdults ? "20歳以上の人がいます。" : "20歳以上の人はいません。");
    }
}

20歳以上の人がいます。

この例では、Anyメソッドを使用して、20歳以上の人がいるかどうかを確認しています。

Allメソッドを使用することで、全ての要素が条件を満たすかどうかを確認することもできます。

Whereメソッドの注意点

Null値の扱い

Whereメソッドを使用する際、コレクション内にNull値が含まれている場合は注意が必要です。

Null値に対して条件を指定すると、Null参照例外が発生する可能性があります。

例えば、オブジェクトのプロパティにアクセスする際に、そのプロパティがNullであると、実行時エラーが発生します。

以下の例では、Null値を含むリストから特定の条件でフィルタリングを行います。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int? Age { get; set; } // 年齢はNullable型
}
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<Person> people = new List<Person>
        {
            new Person { Name = "Alice", Age = 22 },
            new Person { Name = "Bob", Age = null },
            new Person { Name = "Charlie", Age = 25 }
        };
        
        // 年齢が20歳以上の人をフィルタリング
        var adults = people.Where(person => person.Age.HasValue && person.Age.Value >= 20);
        
        foreach (var person in adults)
        {
            Console.WriteLine(person.Name);
        }
    }
}

Alice
Charlie

この例では、Nullable型を使用してNull値を安全に扱っています。

HasValueプロパティを使って、Nullでないことを確認してから条件を評価しています。

パフォーマンスに関する注意点

Whereメソッドは遅延評価を利用しているため、フィルタリングの条件が複雑になると、パフォーマンスに影響を与えることがあります。

特に、コレクションが大きい場合や、複数のWhereメソッドを連鎖させる場合は、評価が遅くなる可能性があります。

以下のように、複数の条件を持つWhereメソッドを使用する場合、パフォーマンスを考慮する必要があります。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = Enumerable.Range(1, 1000000).ToList(); // 100万の整数リスト
        
        // 複雑な条件でフィルタリング
        var filteredNumbers = numbers
            .Where(n => n % 2 == 0) // 偶数
            .Where(n => n > 500000) // 500000より大きい
            .Where(n => n < 800000); // 800000より小さい
        
        foreach (var number in filteredNumbers.Take(10)) // 最初の10個だけ表示
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

この例では、複数のWhereメソッドを使用していますが、条件を一つのWhereメソッドにまとめることで、パフォーマンスを向上させることができます。

複雑な条件式の可読性

Whereメソッドを使用する際、条件式が複雑になると、コードの可読性が低下することがあります。

特に、複数の条件を組み合わせる場合や、ネストされた条件を使用する場合は、コードが難解になることがあります。

以下の例では、可読性を保つために、条件を分けて記述しています。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
class Program
{
    static void Main()
    {
        List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
        
        // 複雑な条件を分けて記述
        var filteredNumbers = numbers.Where(n => IsEven(n) && IsGreaterThanFive(n));
        
        foreach (var number in filteredNumbers)
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
    static bool IsEven(int n) => n % 2 == 0;
    static bool IsGreaterThanFive(int n) => n > 5;
}