データのグループ化 (C#)

[アーティクル]
02/26/2024

グループ化とは、各グループの要素が共通の属性を持つようにデータをグループに分ける操作を指します。次の図は、文字のシーケンスをグループ化した結果を示しています。各グループのキーは文字です。

Diagram that shows a LINQ Grouping operation

次の表に、データ要素をグループ化する標準クエリ演算子メソッドの一覧を示しています。

メソッド名	説明	C# のクエリ式の構文	説明
GroupBy	共通の属性を共有する要素をグループ化します。 IGrouping<TKey,TElement> オブジェクトは各グループを表します。	`group … by` または `group … by … into …`	Enumerable.GroupBy Queryable.GroupBy
ToLookup	キーセレクター関数に基づいて、Lookup<TKey,TElement> (一対多の辞書) に要素を挿入します。	該当なし。	Enumerable.ToLookup

次のコード例では、group by 句を使用して、リスト内の整数を偶数か奇数かによってグループ化します。

List<int> numbers = [35, 44, 200, 84, 3987, 4, 199, 329, 446, 208];

IEnumerable<IGrouping<int, int>> query = from number in numbers
                                         group number by number % 2;

foreach (var group in query)
{
    Console.WriteLine(group.Key == 0 ? "\nEven numbers:" : "\nOdd numbers:");
    foreach (int i in group)
    {
        Console.WriteLine(i);
    }
}

次のコードでは、メソッド構文を使用した同等のクエリを示しています。

List<int> numbers = [35, 44, 200, 84, 3987, 4, 199, 329, 446, 208];

IEnumerable<IGrouping<int, int>> query = numbers
    .GroupBy(number => number % 2);

foreach (var group in query)
{
    Console.WriteLine(group.Key == 0 ? "\nEven numbers:" : "\nOdd numbers:");
    foreach (int i in group)
    {
        Console.WriteLine(i);
    }
}

この記事の次の例では、この分野の一般的なデータソースが使用されています。

public enum GradeLevel
{
    FirstYear = 1,
    SecondYear,
    ThirdYear,
    FourthYear
};

public class Student
{
    public required string FirstName { get; init; }
    public required string LastName { get; init; }
    public required int ID { get; init; }

    public required GradeLevel Year { get; init; }
    public required List<int> Scores { get; init; }

    public required int DepartmentID { get; init; }
}

public class Teacher
{
    public required string First { get; init; }
    public required string Last { get; init; }
    public required int ID { get; init; }
    public required string City { get; init; }
}
public class Department
{
    public required string Name { get; init; }
    public int ID { get; init; }

    public required int TeacherID { get; init; }
}

各 Student は、学年、主要学科、一連のスコアを持っています。 Teacher は、その教師が授業を受け持つキャンパスを示す City プロパティも持っています。 Department には名称と、学科長を務める Teacher への参照があります。

クエリ結果のグループ化

グループ化は、LINQ の最も強力な機能の 1 つです。次の例では、さまざまな方法でデータをグループ化する方法を示します。

1 つのプロパティで。
文字列プロパティの最初の文字で。
計算された数値の範囲で。
ブール述語またはその他の式で。
複合キーで。

さらに、最後の 2 つのクエリは、学生の名と姓だけを含む新しい匿名型に結果を射影します。詳しくは、「group 句」をご覧ください。

1 つのプロパティでグループ化の例

次の例では、要素の 1 つのプロパティをグループ化キーとして使って、ソース要素をグループ化する方法を示します。キーは enum で、学生の学年です。グループ化操作では、型の既定の等値比較子を使います。

var groupByYearQuery =
    from student in students
    group student by student.Year into newGroup
    orderby newGroup.Key
    select newGroup;

foreach (var yearGroup in groupByYearQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {yearGroup.Key}");
    foreach (var student in yearGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

次の例では、メソッド構文を使用した同等のコードを示しています。

// Variable groupByLastNamesQuery is an IEnumerable<IGrouping<string,
// DataClass.Student>>.
var groupByYearQuery = students
    .GroupBy(student => student.Year)
    .OrderBy(newGroup => newGroup.Key);

foreach (var yearGroup in groupByYearQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {yearGroup.Key}");
    foreach (var student in yearGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

値でグループ化の例

次の例では、オブジェクトのプロパティ以外の何かをグループ化キーとして使って、ソース要素をグループ化する方法を示します。この例では、キーは学生の姓の最初の文字です。

var groupByFirstLetterQuery =
    from student in students
    let firstLetter = student.LastName[0]
    group student by firstLetter;

foreach (var studentGroup in groupByFirstLetterQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

グループ項目にアクセスするには、入れ子になった foreach が必要です。

次の例では、メソッド構文を使用した同等のコードを示しています。

var groupByFirstLetterQuery = students
    .GroupBy(student => student.LastName[0]);

foreach (var studentGroup in groupByFirstLetterQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.LastName}, {student.FirstName}");
    }
}

範囲でグループ化の例

次の例では、数値範囲をグループ化キーとして使って、ソース要素をグループ化する方法を示します。クエリは、名と姓および学生が属しているパーセンタイル範囲のみを含む匿名型に、結果を射影します。匿名型を使うのは、結果を表示するのに完全な Student オブジェクトを使う必要がないためです。 GetPercentile は、学生の平均スコアに基づいてパーセンタイルを計算するヘルパー関数です。メソッドは、0 から 10 の間の整数を返します。

static int GetPercentile(Student s)
{
    double avg = s.Scores.Average();
    return avg > 0 ? (int)avg / 10 : 0;
}

var groupByPercentileQuery =
    from student in students
    let percentile = GetPercentile(student)
    group new
    {
        student.FirstName,
        student.LastName
    } by percentile into percentGroup
    orderby percentGroup.Key
    select percentGroup;

foreach (var studentGroup in groupByPercentileQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key * 10}");
    foreach (var item in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.LastName}, {item.FirstName}");
    }
}

グループとグループ項目を反復処理するには、入れ子になった foreach が必要です。次の例では、メソッド構文を使用した同等のコードを示しています。

static int GetPercentile(Student s)
{
    double avg = s.Scores.Average();
    return avg > 0 ? (int)avg / 10 : 0;
}

var groupByPercentileQuery = students
    .Select(student => new { student, percentile = GetPercentile(student) })
    .GroupBy(student => student.percentile)
    .Select(percentGroup => new
    {
        percentGroup.Key,
        Students = percentGroup.Select(s => new { s.student.FirstName, s.student.LastName })
    })
    .OrderBy(percentGroup => percentGroup.Key);

foreach (var studentGroup in groupByPercentileQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key * 10}");
    foreach (var item in studentGroup.Students)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.LastName}, {item.FirstName}");
    }
}

比較でグループ化の例

次の例では、ブール比較式を使って、ソース要素をグループ化する方法を示します。この例のブール式は、学生の平均試験スコアが 75 より大きいかどうかをテストします。前の例と同じく、完全なソース要素が必要ないため、結果を匿名型に射影します。匿名型のプロパティは、Key メンバーのプロパティになります。

var groupByHighAverageQuery =
    from student in students
    group new
    {
        student.FirstName,
        student.LastName
    } by student.Scores.Average() > 75 into studentGroup
    select studentGroup;

foreach (var studentGroup in groupByHighAverageQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.FirstName} {student.LastName}");
    }
}

次のコードでは、メソッド構文を使用した同等のクエリを示しています。

var groupByHighAverageQuery = students
    .GroupBy(student => student.Scores.Average() > 75)
    .Select(group => new
    {
        group.Key,
        Students = group.AsEnumerable().Select(s => new { s.FirstName, s.LastName })
    });

foreach (var studentGroup in groupByHighAverageQuery)
{
    Console.WriteLine($"Key: {studentGroup.Key}");
    foreach (var student in studentGroup.Students)
    {
        Console.WriteLine($"\t{student.FirstName} {student.LastName}");
    }
}

匿名型でグループ化

次の例では、匿名型を使って、複数の値を含むキーをカプセル化する方法を示します。この例では、最初のキーの値は学生の姓の最初の文字です。 2 番目のキーの値は、最初の試験での学生のスコアが 85 より高いかどうかを示すブール値です。キーの任意のプロパティでグループを並べ替えることができます。

var groupByCompoundKey =
    from student in students
    group student by new
    {
        FirstLetterOfLastName = student.LastName[0],
        IsScoreOver85 = student.Scores[0] > 85
    } into studentGroup
    orderby studentGroup.Key.FirstLetterOfLastName
    select studentGroup;

foreach (var scoreGroup in groupByCompoundKey)
{
    var s = scoreGroup.Key.IsScoreOver85 ? "more than 85" : "less than 85";
    Console.WriteLine($"Name starts with {scoreGroup.Key.FirstLetterOfLastName} who scored {s}");
    foreach (var item in scoreGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.FirstName} {item.LastName}");
    }
}

次のコードでは、メソッド構文を使用した同等のクエリを示しています。

var groupByCompoundKey = students
    .GroupBy(student => new
    {
        FirstLetterOfLastName = student.LastName[0],
        IsScoreOver85 = student.Scores[0] > 85
    })
    .OrderBy(studentGroup => studentGroup.Key.FirstLetterOfLastName);

foreach (var scoreGroup in groupByCompoundKey)
{
    var s = scoreGroup.Key.IsScoreOver85 ? "more than 85" : "less than 85";
    Console.WriteLine($"Name starts with {scoreGroup.Key.FirstLetterOfLastName} who scored {s}");
    foreach (var item in scoreGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\t{item.FirstName} {item.LastName}");
    }
}

入れ子になったグループの作成

LINQ クエリ式で入れ子になったグループを作成する方法を次の例に示します。学年レベルに基づいて作成した各グループを、さらに個人の名前に基づくグループに分割します。

var nestedGroupsQuery =
    from student in students
    group student by student.Year into newGroup1
    from newGroup2 in
    from student in newGroup1
    group student by student.LastName
    group newGroup2 by newGroup1.Key;

foreach (var outerGroup in nestedGroupsQuery)
{
    Console.WriteLine($"DataClass.Student Level = {outerGroup.Key}");
    foreach (var innerGroup in outerGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\tNames that begin with: {innerGroup.Key}");
        foreach (var innerGroupElement in innerGroup)
        {
            Console.WriteLine($"\t\t{innerGroupElement.LastName} {innerGroupElement.FirstName}");
        }
    }
}

入れ子になったグループの内部要素に対して反復処理を実行するには、入れ子になった foreach ループが 3 つ必要です。
(反復変数 outerGroup、innerGroup、innerGroupElement の上にマウスカーソルを重ねると、実際の型が表示されます)。

次のコードでは、メソッド構文を使用した同等のクエリを示しています。

var nestedGroupsQuery =
    students
    .GroupBy(student => student.Year)
    .Select(newGroup1 => new
    {
        newGroup1.Key,
        NestedGroup = newGroup1
            .GroupBy(student => student.LastName)
    });

foreach (var outerGroup in nestedGroupsQuery)
{
    Console.WriteLine($"DataClass.Student Level = {outerGroup.Key}");
    foreach (var innerGroup in outerGroup.NestedGroup)
    {
        Console.WriteLine($"\tNames that begin with: {innerGroup.Key}");
        foreach (var innerGroupElement in innerGroup)
        {
            Console.WriteLine($"\t\t{innerGroupElement.LastName} {innerGroupElement.FirstName}");
        }
    }
}

グループ化操作でのサブクエリの実行

この記事では、ソースデータを複数のグループに整理し、各グループに対して個別にサブクエリを実行するクエリを作成する方法を 2 つ紹介します。各例の基本的な手法として、ソース要素のグループ化には、newGroup という名前の "継続" を使用し、newGroup に対する新しいサブクエリを生成します。このサブクエリは、外部クエリによって作成された新しい各グループに対して実行されます。特にこの例では、最終出力はグループではなく、匿名型のフラットなシーケンスとなります。

グループ化する方法の詳細については、「group 句」を参照してください。継続の詳細については、「into」を参照してください。次の例では、インメモリデータ構造をデータソースとして使用していますが、どの種類の LINQ データソースにも同じ原則が当てはまります。

var queryGroupMax =
    from student in students
    group student by student.Year into studentGroup
    select new
    {
        Level = studentGroup.Key,
        HighestScore = (
            from student2 in studentGroup
            select student2.Scores.Average()
        ).Max()
    };

var count = queryGroupMax.Count();
Console.WriteLine($"Number of groups = {count}");

foreach (var item in queryGroupMax)
{
    Console.WriteLine($"  {item.Level} Highest Score={item.HighestScore}");
}

上記のスニペットのクエリは、メソッド構文を使用して記述することもできます。次のコードスニペットは、メソッド構文を使用して記述した意味的に同等のクエリです。

var queryGroupMax =
    students
        .GroupBy(student => student.Year)
        .Select(studentGroup => new
        {
            Level = studentGroup.Key,
            HighestScore = studentGroup.Max(student2 => student2.Scores.Average())
        });

var count = queryGroupMax.Count();
Console.WriteLine($"Number of groups = {count}");

foreach (var item in queryGroupMax)
{
    Console.WriteLine($"  {item.Level} Highest Score={item.HighestScore}");
}

データのグループ化 (C#)

クエリ結果のグループ化

1 つのプロパティでグループ化の例

値でグループ化の例

範囲でグループ化の例

比較でグループ化の例

匿名型でグループ化

入れ子になったグループの作成

グループ化操作でのサブクエリの実行

関連項目

フィードバック

その他のリソース