Java学习苦旅(二十二)——Map&Set

发布时间:2024年01月08日

本篇博客将详细讲解Map和Set。

搜索

概念

Map和set是一种专门用来进行搜索的容器或者数据结构,其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。以前常见的搜索方式有:

  1. 直接遍历,时间复杂度为O(N),元素如果比较多效率会非常慢

  2. 二分查找,时间复杂度为O(log(N)),但搜索前必须要求序列是有序的

上述排序比较适合静态类型的查找,即一般不会对区间进行插入和删除操作了,而现实中的查找比如:

  1. 根据姓名查询考试成绩

  2. 通讯录,即根据姓名查询联系方式

  3. 不重复集合,即需要先搜索关键字是否已经在集合中

可能在查找时进行一些插入和删除的操作,即动态查找,那上述两种方式就不太适合了,本节介绍的Map和Set是一种适合动态查找的集合容器。

模型

一般把搜索的数据称为关键字(Key),和关键字对应的称为值(Value),将其称之为Key-value的键值对,所以模型会有两种:

  1. 纯key模型,例如:
  • 有一个英文词典,快速查找一个单词是否在词典中

  • 快速查找某个名字在不在通讯录中

  1. Key-Value模型,比如:
  • 统计文件中每个单词出现的次数,统计结果是每个单词都有与其对应的次数:<单词,单词出现的次数>

  • 梁山好汉的江湖绰号:每个好汉都有自己的江湖绰号

Map中存储的就是key-value的键值对,Set中只存储了Key

Map

Map是一个接口类,该类没有继承自Collection,该类中存储的是<K,V>结构的键值对,并且K一定是唯一的,不能重复。

Map.Entry<K, V>

Map.Entry<K, V>是Map内部实现的用来存放<key, value>键值对映射关系的内部类,该内部类中主要提供了<key, value>的获取,value的设置以及Key的比较方式。

方法解释
K getKey()返回entry中的key
V getValue()返回entry中的value
V setValue(V value)将键值对中的value替换为指定value

Map的常用方法说明

方法解释
V get(Object key)返回key对应的value
V getOrDefault(Object key, V defaultValue)返回key对应的value,key不存在,返回默认值
V put(K key, V value)设置key对应的value
V remove(Object key)删除key对应的映射关系
Set<K> keySet()返回所有key的不重复集合
Collection<V> values()返回所以value的可重复集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()返回所有的key-value映射关系
boolean containsKey(Object key)判断是否包含key
boolean containsValue(Object value)判断是否包含value

示例代码

public static void main(String[] args) {
    Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
    map.put("abc",3);
    map.put("def",2);
    map.put("hello",4);//存储元素的时候,要注意key如果相同,value的值会被覆盖
    System.out.println(map);
    int ret = map.get("def");
    System.out.println(ret);
    System.out.println(map.getOrDefault("lmn",10));
    Integer ret2 = map.remove("def");
    System.out.println(ret2);
    System.out.println(map);   System.out.println("==========================");
    Set<String> set = map.keySet();//通过key获取对应的value值
    System.out.println(set);
    System.out.println("==========================");
    Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet = map.entrySet();
    for (Map.Entry<String,Integer> entry : entrySet) {
        System.out.println(entry.getKey()+"->"+entry.getValue());
    }
}

执行结果为

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注意:

  1. Map是一个接口,不能直接实例化对象,如果要实例化对象只能实例化其实现类TreeMap或者HashMap。

  2. Map中存放键值对的Key是唯一的,value是可以重复的。

  3. 在Map中插入键值对时,key不能为空,否则就会抛NullPointerException异常,但是value可以为空。

  4. Map中的Key可以全部分离出来,存储到Set中来进行访问(因为Key不能重复)。

  5. Map中的value可以全部分离出来,存储在Collection的任何一个子集合中(value可能有重复)。

  6. Map中键值对的Key不能直接修改,value可以修改,如果要修改key,只能先将该key删除掉,然后再来进行重新插入。

TreeMap和HashMap的区别

Map底层结构TreeMapHashMap
底层结构红黑树哈希桶
插入/删除/查找的时间复杂度O(log(N))O(1)
是否有序关于Key有序无序
线程安全不安全不安全
插入/删除/查找的区别需要进行元素比较通过哈希函数计算哈希地址
比较与覆写key必须能够比较,否则会抛出ClassCastException异常自定义类型需要覆写equals和hashCode方法
应用场景需要Key有序场景下Key是否有序不关心,需要更高的时间性能

Set

Set与Map主要的不同有两点:Set是继承自Collection的接口类,Set中只存储了Key。

常用方法说明

方法解释
boolean add(E e)添加元素,但重复元素不会被添加成功
void clear()清空集合
boolean contains(Object o)判断o是否在集合中
Iterator<E> interator()返回迭代器
boolean remove(Object o)删除集合中的o
int size()返回set中元素的个数
boolean isEmpty()检测set是否为空,空返回true,否则返回false
Object[] toArray()将set中的元素转换为数组返回
boolean containsAll(Collection<?> c)集合c中的元素是否在set中全部存在,是返回true,否则返回false
boolean addAll(Collection<? extends E> c)将集合c中的元素添加到set中,可以达到去重的效果

示例代码

public static void main(String[] args) {
    Set<Integer> set = new HashSet<>();
    set.add(1);
    set.add(2);
    set.add(3);
    System.out.println(set);
    Iterator<Integer> iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.println(iterator.next());
    }
}

执行结果为
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注意:

  1. Set是继承自Collection的一个接口类。

  2. Set中只存储了key,并且要求key一定要唯一。

  3. Set的底层是使用Map来实现的,其使用key与Object的一个默认对象作为键值对插入到Map中的。

  4. Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重。

  5. 实现Set接口的常用类有TreeSet和HashSet,还有一个LinkedHashSet,LinkedHashSet是在HashSet的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。

  6. Set中的Key不能修改,如果要修改,先将原来的删除掉,然后再重新插入。

  7. Set中不能插入null的key。

TreeSet和HashSet的区别

Set底层结构TreeSetHashSet
底层结构红黑树哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度O(log(N))O(1)
是否有序关于Key有序不一定有序
线程安全不安全不安全
插入/删除/查找区别按照红黑树的特性来进行插入和删除1.先计算Key哈希地址。2.然后进行插入和删除
比较与覆写Key必须能够比较,否则会抛出ClassCastException异常自定义类型需要覆写equals和hashCode方法
应用场景需要Key有序场景下Key是否有序不关心,需要更高的时间性能

结尾

本篇博客到此结束。
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文章来源:https://blog.csdn.net/m0_53408775/article/details/135445267
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