LINQ

[C#] LINQでカスタムクラスを操作する方法

2025-01-18更新日: 2025-01-18

C#のLINQ(Language Integrated Query)は、コレクションやデータベースに対するクエリを簡潔に記述するための機能です。

カスタムクラスを操作する際には、まずクラスのリストや配列を用意します。

次に、using System.Linq;をインポートし、LINQクエリを使用してデータを操作します。

例えば、where句で特定の条件を満たすオブジェクトをフィルタリングしたり、select句で特定のプロパティを抽出したりできます。

OrderByやGroupByなどのメソッドを使って、データの並べ替えやグループ化も可能です。

LINQは、クエリ構文とメソッド構文の2つのスタイルで記述できます。

目次から探す

カスタムクラスの準備

C#でLINQを使用してカスタムクラスを操作するためには、まずカスタムクラスを定義し、そのインスタンスを作成してコレクションに格納する必要があります。

このセクションでは、カスタムクラスの定義からコレクションの作成までの基本的な手順を解説します。

カスタムクラスの定義

カスタムクラスは、特定のデータ構造を表現するために使用されます。

以下は、Personという名前のカスタムクラスの例です。

このクラスは、名前と年齢をプロパティとして持っています。

// Personクラスの定義
public class Person
{
    // 名前を表すプロパティ
    public string Name { get; set; }
    
    // 年齢を表すプロパティ
    public int Age { get; set; }
    
    // コンストラクタ
    public Person(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }
}

このクラスは、NameとAgeという2つのプロパティを持ち、コンストラクタでこれらのプロパティを初期化します。

カスタムクラスのインスタンス化

カスタムクラスのインスタンスを作成するには、newキーワードを使用します。

以下は、Personクラスのインスタンスを作成する例です。

// Personクラスのインスタンス化
Person person1 = new Person("太郎", 30);
Person person2 = new Person("花子", 25);

この例では、person1とperson2という2つのPersonオブジェクトを作成しています。

それぞれのオブジェクトは、名前と年齢の情報を持っています。

コレクションの作成

カスタムクラスのインスタンスを格納するために、コレクションを作成します。

一般的には、List<T>を使用します。

以下は、Personオブジェクトのリストを作成する例です。

// Personオブジェクトのリストを作成
List<Person> people = new List<Person>
{
    new Person("太郎", 30),
    new Person("花子", 25),
    new Person("次郎", 20)
};

このリストには、3つのPersonオブジェクトが含まれています。

これにより、LINQを使用してこのコレクションを操作する準備が整いました。

以上の手順で、カスタムクラスの定義からインスタンス化、そしてコレクションの作成までを行いました。

次のセクションでは、LINQを使用してこのコレクションをどのように操作するかを見ていきます。

LINQクエリの基本操作

LINQ(Language Integrated Query)は、C#でデータを操作するための強力なツールです。

このセクションでは、LINQの基本的なクエリ操作について解説します。

具体的には、フィルタリング、投影、並べ替え、グループ化の方法を紹介します。

フィルタリング(where句)

フィルタリングは、特定の条件に一致する要素を選択するために使用されます。

where句を使用して、コレクション内の要素をフィルタリングします。

// 年齢が25歳以上のPersonをフィルタリング
var adults = from person in people
             where person.Age >= 25
             select person;
// 結果を表示
foreach (var adult in adults)
{
    Console.WriteLine($"名前: {adult.Name}, 年齢: {adult.Age}");
}

名前: 太郎, 年齢: 30
名前: 花子, 年齢: 25

この例では、peopleリストから年齢が25歳以上のPersonオブジェクトを選択しています。

投影(select句)

投影は、コレクション内の要素から特定のプロパティを選択するために使用されます。

select句を使用して、必要なデータを抽出します。

// Personの名前を抽出
var names = from person in people
            select person.Name;
// 結果を表示
foreach (var name in names)
{
    Console.WriteLine($"名前: {name}");
}

名前: 太郎
名前: 花子
名前: 次郎

この例では、peopleリストから各Personの名前を抽出しています。

並べ替え(OrderBy句)

並べ替えは、コレクション内の要素を特定の順序で並べ替えるために使用されます。

OrderBy句を使用して、要素を昇順または降順に並べ替えます。

// 年齢で昇順に並べ替え
var sortedByAge = from person in people
                  orderby person.Age
                  select person;
// 結果を表示
foreach (var person in sortedByAge)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

名前: 次郎, 年齢: 20
名前: 花子, 年齢: 25
名前: 太郎, 年齢: 30

この例では、peopleリストを年齢の昇順で並べ替えています。

グループ化(GroupBy句)

グループ化は、コレクション内の要素を特定のキーに基づいてグループ化するために使用されます。

GroupBy句を使用して、要素をグループ化します。

// 年齢でグループ化
var groupedByAge = from person in people
                   group person by person.Age into ageGroup
                   select ageGroup;
// 結果を表示
foreach (var group in groupedByAge)
{
    Console.WriteLine($"年齢: {group.Key}");
    foreach (var person in group)
    {
        Console.WriteLine($"  名前: {person.Name}");
    }
}

年齢: 20
  名前: 次郎
年齢: 25
  名前: 花子
年齢: 30
  名前: 太郎

この例では、peopleリストを年齢でグループ化し、各グループのメンバーを表示しています。

これらの基本操作を組み合わせることで、LINQを使用して複雑なデータ操作を簡単に行うことができます。

LINQの応用操作

LINQを使用すると、基本的なクエリ操作に加えて、より高度なデータ操作も可能です。

このセクションでは、LINQの応用操作として、集計関数の使用、複数の条件でのフィルタリング、複数のプロパティでの並べ替え、匿名型の利用について解説します。

集計関数の使用

LINQには、データの集計を行うための関数が用意されています。

Count、Sum、Average、Min、Maxなどの関数を使用して、コレクションのデータを集計できます。

// 年齢の合計を計算
int totalAge = people.Sum(person => person.Age);
Console.WriteLine($"年齢の合計: {totalAge}");
// 年齢の平均を計算
double averageAge = people.Average(person => person.Age);
Console.WriteLine($"年齢の平均: {averageAge}");

年齢の合計: 75
年齢の平均: 25

この例では、peopleリストの年齢の合計と平均を計算しています。

複数の条件でのフィルタリング

LINQでは、where句を使用して複数の条件を組み合わせてフィルタリングすることができます。

&&演算子を使用して条件を組み合わせます。

// 年齢が20歳以上かつ30歳以下のPersonをフィルタリング
var youngAdults = from person in people
                  where person.Age >= 20 && person.Age <= 30
                  select person;
// 結果を表示
foreach (var person in youngAdults)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

名前: 太郎, 年齢: 30
名前: 花子, 年齢: 25
名前: 次郎, 年齢: 20

この例では、peopleリストから年齢が20歳以上30歳以下のPersonオブジェクトを選択しています。

複数のプロパティでの並べ替え

LINQでは、OrderBy句とThenBy句を組み合わせて、複数のプロパティで並べ替えを行うことができます。

// 年齢で昇順、名前で昇順に並べ替え
var sortedByAgeAndName = from person in people
                         orderby person.Age, person.Name
                         select person;
// 結果を表示
foreach (var person in sortedByAgeAndName)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

名前: 次郎, 年齢: 20
名前: 花子, 年齢: 25
名前: 太郎, 年齢: 30

この例では、peopleリストを年齢で昇順に並べ替えた後、同じ年齢の人がいる場合は名前で昇順に並べ替えています。

匿名型の利用

LINQでは、匿名型を使用して、必要なプロパティだけを持つ新しい型を作成することができます。

これにより、データの一部だけを操作することが可能です。

// 名前と年齢を持つ匿名型を作成
var nameAndAge = from person in people
                 select new { person.Name, person.Age };
// 結果を表示
foreach (var item in nameAndAge)
{
    Console.WriteLine($"名前: {item.Name}, 年齢: {item.Age}");
}

名前: 太郎, 年齢: 30
名前: 花子, 年齢: 25
名前: 次郎, 年齢: 20

この例では、peopleリストから名前と年齢だけを持つ匿名型のコレクションを作成しています。

これらの応用操作を活用することで、LINQを使ったデータ操作の幅が広がります。

LINQとラムダ式

LINQとラムダ式は、C#でデータを操作する際に非常に強力な組み合わせです。

ラムダ式は、匿名関数を簡潔に記述するための構文であり、LINQクエリをより柔軟に記述することができます。

このセクションでは、ラムダ式の基本から、LINQでの活用方法、そしてクエリ構文との違いについて解説します。

ラムダ式の基本

ラムダ式は、C#で匿名関数を記述するための簡潔な方法です。

以下は、ラムダ式の基本的な構文です。

// ラムダ式の基本構文
(parameters) => expression

例えば、2つの数値を加算するラムダ式は次のように記述できます。

// 2つの数値を加算するラムダ式
Func<int, int, int> add = (x, y) => x + y;
int result = add(3, 4);
Console.WriteLine($"結果: {result}");

結果: 7

この例では、addという名前のラムダ式を定義し、2つの整数を加算しています。

LINQでのラムダ式の活用

LINQでは、ラムダ式を使用してクエリを記述することができます。

これにより、クエリをより簡潔に記述することが可能です。

// 年齢が25歳以上のPersonをフィルタリング(ラムダ式を使用)
var adults = people.Where(person => person.Age >= 25);
// 結果を表示
foreach (var adult in adults)
{
    Console.WriteLine($"名前: {adult.Name}, 年齢: {adult.Age}");
}

名前: 太郎, 年齢: 30
名前: 花子, 年齢: 25

この例では、Whereメソッドにラムダ式を渡して、年齢が25歳以上のPersonオブジェクトをフィルタリングしています。

ラムダ式とクエリ構文の違い

LINQには、クエリ構文とメソッド構文(ラムダ式を使用)という2つの記述方法があります。

それぞれの違いを理解することは重要です。

特徴	クエリ構文	メソッド構文(ラムダ式)
記述方法	SQLに似た構文	メソッドチェーン
柔軟性	比較的制限あり	より柔軟で強力
可読性	SQLに慣れている人には読みやすい	C#に慣れている人には読みやすい

クエリ構文は、SQLに似た構文で記述されるため、SQLに慣れている人には直感的に理解しやすいです。

一方、メソッド構文は、C#のメソッドチェーンを使用するため、C#に慣れている人には自然に感じられます。

また、メソッド構文は、ラムダ式を使用することで、より柔軟で強力なクエリを記述することができます。

例えば、年齢が25歳以上のPersonをフィルタリングする場合、クエリ構文とメソッド構文の両方で次のように記述できます。

// クエリ構文
var adultsQuery = from person in people
                  where person.Age >= 25
                  select person;
// メソッド構文(ラムダ式)
var adultsMethod = people.Where(person => person.Age >= 25);

どちらの方法も同じ結果を得ることができますが、用途や好みに応じて使い分けることができます。

LINQのパフォーマンス最適化

LINQを使用する際には、パフォーマンスを最適化することが重要です。

特に、大量のデータを扱う場合やリアルタイム性が求められるアプリケーションでは、効率的なクエリの記述が求められます。

このセクションでは、LINQのパフォーマンス最適化に関する重要なポイントを解説します。

遅延実行の理解

LINQのクエリは、遅延実行(Lazy Evaluation)という特性を持っています。

これは、クエリが定義された時点では実行されず、結果が実際に要求されたときに初めて実行されるというものです。

// 遅延実行の例
var query = people.Where(person => person.Age >= 25);
// クエリが実行されるのは、結果を要求したとき
foreach (var person in query)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

名前: 太郎, 年齢: 30
名前: 花子, 年齢: 25

この例では、queryが定義された時点では実行されず、foreachループで結果を要求したときに初めて実行されます。

遅延実行を理解することで、不要な計算を避け、パフォーマンスを向上させることができます。

効率的なクエリの書き方

効率的なクエリを書くためには、以下のポイントに注意することが重要です。

フィルタリングを早めに行う: データセットをできるだけ早く絞り込むことで、後続の操作の負荷を軽減します。
必要なデータのみを選択する: select句を使用して、必要なプロパティだけを選択することで、メモリ使用量を削減します。
適切なデータ構造を使用する: データの特性に応じて、List<T>やDictionary<TKey, TValue>など、適切なデータ構造を選択します。

// 効率的なクエリの例
var efficientQuery = people
    .Where(person => person.Age >= 25) // 早めにフィルタリング
    .Select(person => new { person.Name, person.Age }); // 必要なデータのみ選択
foreach (var person in efficientQuery)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

メモリ使用量の最小化

LINQクエリの実行時には、メモリ使用量を最小化することも重要です。

以下の方法でメモリ使用量を抑えることができます。

ToList()やToArray()の使用を控える: これらのメソッドは、クエリ結果をすぐにメモリにロードするため、必要な場合を除いて使用を控えます。
匿名型の使用: 必要なプロパティだけを持つ匿名型を使用することで、メモリ使用量を削減します。
yield returnの活用: カスタムイテレータを使用して、必要なデータだけを逐次的に処理します。

// メモリ使用量を最小化する例
var minimalMemoryQuery = people
    .Where(person => person.Age >= 25)
    .Select(person => new { person.Name, person.Age }); // 匿名型を使用
foreach (var person in minimalMemoryQuery)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

これらの最適化手法を活用することで、LINQクエリのパフォーマンスを向上させ、効率的なデータ操作を実現することができます。

LINQの応用例

LINQは、さまざまなデータソースに対してクエリを実行することができるため、データベースやXML、JSONなどのデータ操作に広く応用されています。

このセクションでは、LINQの応用例として、データベースとの連携、XMLデータの操作、JSONデータの操作について解説します。

データベースとの連携

LINQ to SQLやEntity Frameworkを使用することで、データベースに対してLINQクエリを実行することができます。

これにより、データベース操作を直感的に行うことが可能です。

// Entity Frameworkを使用したデータベースクエリの例
using (var context = new MyDbContext())
{
    var adults = context.People
        .Where(person => person.Age >= 25)
        .Select(person => new { person.Name, person.Age });
    foreach (var person in adults)
    {
        Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
    }
}

この例では、Entity Frameworkを使用して、データベース内のPeopleテーブルから年齢が25歳以上の人を選択しています。

LINQを使用することで、SQLクエリを直接記述することなく、データベース操作を行うことができます。

XMLデータの操作

LINQ to XMLを使用すると、XMLデータに対してクエリを実行することができます。

これにより、XMLドキュメントを簡単に操作することが可能です。

// XMLデータの操作例
XDocument xmlDoc = XDocument.Load("people.xml");
var people = from person in xmlDoc.Descendants("Person")
             where (int)person.Element("Age") >= 25
             select new
             {
                 Name = (string)person.Element("Name"),
                 Age = (int)person.Element("Age")
             };
foreach (var person in people)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}

この例では、XMLファイルから年齢が25歳以上のPerson要素を選択しています。

LINQ to XMLを使用することで、XMLデータを簡潔に操作することができます。

JSONデータの操作

JSONデータに対してもLINQを使用してクエリを実行することができます。

Json.NETライブラリを使用することで、JSONデータをLINQで操作することが可能です。

// JSONデータの操作例
string json = File.ReadAllText("people.json");
JArray jsonArray = JArray.Parse(json);
var people = jsonArray
    .Where(person => (int)person["Age"] >= 25)
    .Select(person => new
    {
        Name = (string)person["Name"],
        Age = (int)person["Age"]
    });
foreach (var person in people)
{
    Console.WriteLine($"名前: {person.Name}, 年齢: {person.Age}");
}