はじめに
C#を学ぶうえで、LINQという単語をよく聞くことがありますが、LINQとは一体何でしょうか？本記事では、C#初心者向けに、分かりやすくLINQについて解説します。（サンプルコードあり）
LINQとは
LINQとは、「Language-Integrated Query」の略称で、言語統合クエリのことを指します。C#では、LINQを使用することで、データソースからデータを抽出するクエリを、C#のプログラム内で記述することができます。簡単に言えば、データを取得するための専用のクエリ言語です。
LINQのメリットとデメリット
LINQのメリットは、以下の通りです。
- プログラム内でクエリを記述できるため、コードの可読性が向上する
- コンパイル時にクエリの検証ができるため、実行時のエラーを減らすことができる
- 複雑なクエリを簡単に記述できる
一方で、デメリットとしては以下の点が挙げられます。
- LINQを使うことで、パフォーマンスが低下することがある
- データベースのような外部データソースにアクセスする場合、LINQで対応できない場合がある
LINQの基本的な使い方
LINQの基本的な使い方は、クエリ式とメソッド構文の2種類があります。クエリ式はSQLライクな記述方法で、メソッド構文はC#のメソッドチェーン形式で記述します。データソースの種類によって、どちらの方法を使用するか選択することができます。
クエリ式とメソッド構文の違い
以下のサンプルコードを通じて、両者の違いを説明してみます。
// データソースの準備
List<int> numbers = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
// クエリ式
var querySyntax = from n in numbers
where n % 2 == 0
orderby n descending
select n;
// メソッド構文
var methodSyntax = numbers.Where(n => n % 2 == 0)
.OrderByDescending(n => n);
// 結果の出力
foreach (var number in querySyntax)
{
Console.WriteLine(number);
}
foreach (var number in methodSyntax)
{
Console.WriteLine(number);
}このコードでは、numbersリストから偶数をフィルタリングし、降順にソートしています。そして、クエリ式とメソッド構文を使って同じ結果を取得しています。
「クエリ式」は、SQLのような文法で記述されたLINQです。クエリ式では、データソース（ここではnumbersリスト）から抽出するデータを指定する「from」句、データのフィルタリング条件を指定する「where」句、データのソート条件を指定する「orderby」句、そして出力するデータを指定する「select」句を使用します。
一方、「メソッド構文」は、オブジェクトのメソッドを使用してLINQを記述する方法です。メソッド構文では、メソッドのチェーンを使用してデータのフィルタリング、ソート、出力を指定します。
両者の違いは、記述方法だけでなく、コンパイル時の実行速度や可読性にも影響します。クエリ式はSQLのような文法で記述されているため、SQLに慣れ親しんでいる人には分かりやすい場合があります。一方、メソッド構文は、データ処理の流れが直感的に理解しやすく、実行速度も若干高速である場合があります。
LINQでできること
また、LINQでできることとしては、以下のようなことが挙げられます。
- データのフィルタリング
- ソート
- グループ化
- 結合
- 集計
データのフィルタリングの例
例えば、int型の配列numbersから、値が10以上の数だけを抽出してみましょう。
int[] numbers = { 5, 10, 15, 20, 25 };
// 値が10以上の数だけを抽出
var query = from num in numbers
where num >= 10
select num;
foreach (var num in query)
{
Console.WriteLine(num);
}このコードでは、LINQのクエリ式を用いて、numbers配列からnum変数に格納された値が10以上の数だけを抽出しています。クエリ式中のwhere句で条件を指定し、select句で抽出する要素を指定しています。
実行結果は以下の通りです。
10
15
20
25このように、LINQを用いることで、複雑な条件を指定してデータのフィルタリングを行うことができます。
ソートの例
例えば、文字列型の配列fruitsをアルファベット順に並び替えてみましょう。
string[] fruits = { "apple", "orange", "banana", "grape" };
// アルファベット順に並び替え
var query = from fruit in fruits
orderby fruit
select fruit;
foreach (var fruit in query)
{
Console.WriteLine(fruit);
}このコードでは、LINQのクエリ式を用いて、fruits配列の要素をアルファベット順に並び替えています。クエリ式中のorderby句で並び替える条件を指定し、select句で並び替えた結果を返します。
実行結果は以下の通りです。
apple
banana
grape
orangeこのように、LINQを用いることで、複雑な条件を指定してデータのソートを行うことができます。また、複数の条件でソートすることも可能です。
例えば、以下のようなPersonクラスを定義し、複数の条件でソートしてみましょう。
public class Person
{
public string FirstName { get; set; }
public string LastName { get; set; }
public int Age { get; set; }
}このクラスを使って、LastNameでまずアルファベット順にソートし、LastNameが同じ場合はFirstNameでアルファベット順にソートし、FirstNameも同じ場合はAgeで昇順にソートするコードは以下のようになります。
Person[] people = {
new Person { FirstName = "Alice", LastName = "Smith", Age = 25 },
new Person { FirstName = "Bob", LastName = "Johnson", Age = 30 },
new Person { FirstName = "Charlie", LastName = "Smith", Age = 20 },
new Person { FirstName = "Dave", LastName = "Wilson", Age = 35 },
};
// LastNameでまずアルファベット順にソートし、LastNameが同じ場合はFirstNameでアルファベット順にソートし、FirstNameも同じ場合はAgeで昇順にソートする
var query = from person in people
orderby person.LastName, person.FirstName, person.Age
select person;
foreach (var person in query)
{
Console.WriteLine($"{person.LastName} {person.FirstName}, Age {person.Age}");
}このコードでは、LINQのクエリ式を用いて、people配列の要素を3つの条件でソートしています。orderby句で、まずLastName、次にFirstName、最後にAgeの順でソートすることを指定しています。
実行結果は以下の通りです。
Johnson Bob, Age 30
Smith Alice, Age 25
Smith Charlie, Age 20
Wilson Dave, Age 35このように、複数の条件でソートすることで、より複雑な並び順でデータを取り扱うことができます。
グループ化の例
例えば、以下のようにPersonクラスを定義し、年齢別にグループ化いてみましょう。
Person[] people = {
new Person { Name = "Alice", Age = 25 },
new Person { Name = "Bob", Age = 30 },
new Person { Name = "Charlie", Age = 20 },
new Person { Name = "Dave", Age = 35 },
new Person { Name = "Eve", Age = 25 },
};
var groups = from person in people
group person by person.Age into ageGroup
orderby ageGroup.Key
select ageGroup;
foreach (var ageGroup in groups)
{
Console.WriteLine($"Age: {ageGroup.Key}");
foreach (var person in ageGroup)
{
Console.WriteLine($"\t{person.Name}");
}
}
public class Person
{
public string Name { get; set; }
public int Age { get; set; }
}このコードでは、LINQのクエリ式を用いて、people配列の要素を年齢別にグループ化しています。group by句で、person.Ageをキーにしてグループ化することを指定しています。また、orderby句でグループのキーである年齢でソートしています。
実行結果は以下の通りです。
Age: 20
Charlie
Age: 25
Alice
Eve
Age: 30
Bob
Age: 35
Daveこのように、group by句を使ってデータをグループ化することで、特定のキーに基づいてデータを分類し、処理することができます。
結合の例
例えば、以下のように2つのクラスOrderとCustomerを定義し、Joinメソッドを使ってordersとcustomersのテーブルを結合してみましょう。
List<Order> orders = new List<Order>()
{
new Order { OrderID = 1, ProductName = "Product1", Quantity = 10, CustomerID = 1 },
new Order { OrderID = 2, ProductName = "Product2", Quantity = 5, CustomerID = 2 },
new Order { OrderID = 3, ProductName = "Product3", Quantity = 3, CustomerID = 3 },
};
List<Customer> customers = new List<Customer>()
{
new Customer { CustomerID = 1, CustomerName = "Customer1" },
new Customer { CustomerID = 2, CustomerName = "Customer2" },
new Customer { CustomerID = 3, CustomerName = "Customer3" },
};
var query = from order in orders
join customer in customers
on order.CustomerID equals customer.CustomerID
select new { OrderID = order.OrderID, ProductName = order.ProductName, Quantity = order.Quantity, CustomerName = customer.CustomerName };
foreach (var item in query)
{
Console.WriteLine($"OrderID: {item.OrderID}, ProductName: {item.ProductName}, Quantity: {item.Quantity}, CustomerName: {item.CustomerName}");
}
public class Order
{
public int OrderID { get; set; }
public string ProductName { get; set; }
public int Quantity { get; set; }
public int CustomerID { get; set; }
}
public class Customer
{
public int CustomerID { get; set; }
public string CustomerName { get; set; }
}このコードでは、Joinメソッドを使って、ordersとcustomersのテーブルをCustomerIDで結合しています。結合する際に、select句で新しい匿名型オブジェクトを作成し、必要な情報を取得しています。
実行結果は以下の通りです。
OrderID: 1, ProductName: Product1, Quantity: 10, CustomerName: Customer1
OrderID: 2, ProductName: Product2, Quantity: 5, CustomerName: Customer2
OrderID: 3, ProductName: Product3, Quantity: 3, CustomerName: Customer3このように、Joinメソッドを使って複数のテーブルを結合することで、必要な情報を結合して取得することができます。
集計の例
以下の例では、整数のリストに対してSum、Average、Min、Maxの集計関数を使って集計を行っています。
List<int> numbers = new List<int>() { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
int sum = numbers.Sum();
double average = numbers.Average();
int min = numbers.Min();
int max = numbers.Max();
Console.WriteLine($"Sum: {sum}, Average: {average}, Min: {min}, Max: {max}");このコードでは、Sumメソッドを使ってnumbersリストの合計、Averageメソッドを使って平均、Minメソッドを使って最小値、Maxメソッドを使って最大値を計算しています。
実行結果は以下の通りです。
Sum: 55, Average: 5.5, Min: 1, Max: 10このように、LINQでは集計関数を使って、リストやテーブルの値を簡単に集計することができます。また、複数の集計関数を組み合わせて、必要な情報を取得することもできます。
LINQの応用例
LINQは、データベースからのデータ取得や、ファイルからのデータ読み込み、XMLファイルの処理など、様々な応用が可能です。例えば、データベースからのデータ取得には、Entity Frameworkというフレームワークが使用されることがあります。また、XMLファイルの処理には、LINQ to XMLという技術が使用されます。これらの応用例を把握することで、C#プログラミングの幅が広がります。
まとめ
LINQは、C#プログラミングにおいて、データソースからデータを抽出するための専用のクエリ言語です。プログラム内でクエリを記述できるため、可読性が向上し、コンパイル時に検証ができるためエラーを減らすことができます。ただし、パフォーマンス低下や外部データソースへのアクセスができない場合があるため、注意が必要です。基本的な使い方や応用例を学ぶことで、C#プログラミングの幅を広げることができます。
