本章目标
- 掌握 Map/Set 及实际实现类 HashMap/TreeMap/HashSet/TreeSet 的使用
- 掌握 TreeMap 和 TreeSet 背后的数据结构搜索树的原理和简单实现
- 掌握 HashMap 和 HashSet 背后的数据结构哈希表的原理和简单实现
1.Map 和 Set 的概念
Map 和 Set 是一种专门用来进行搜索的关联式容器或者数据结构；
- 关联式容是用来存储数据的，与序列式容器不同的是，其里面存储的是<key, value>结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高
- 键值对是用来表示具有一一对应关系的一种结构，该结构中一般只包含两个成员变量 key 和value，key 代表键值，value 表示与 key 对应的信息
而 Map 中存储的就是 key-value 的键值对，Set 中只存储了 Key。
2.Map 的使用?
关于 Map 的说明
- Map 是一个接口类，该类没有继承自 Collection，该类中存储的是结构的键值对，并且 K 一定是唯一的，不能重复；value 是可以重复的
- 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
- 在内部，Map 中的元素总是按照键值 key 进行比较排序的
- Map 支持下标访问符，即在 [ ] 中放入 key，就可以找到与 key 对应的 value
- Map 通常被实现为二叉搜索树(更准确的说：平衡二叉搜索树(红黑树))
- 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。
关于Map.Entry<K,V>的说明
Map.Entry<K,V>是 Map 内部实现的用来存放键值对映射关系的内部类，该内部类中主 要提供了的获取，value 的设置以及 Key 的比较方式。
| 方法 | 解释 |
| getKey.() | 返回 entry 中的 key |
| getValue.() | 返回 entry 中的 value |
| setValue(V value) | 将键值对中的value替换为指定value |
注意：Map.Entry 并没有提供设置 Key 的方法
关于 Map 的常用方法说明
| 方法 | 解释 |
| put(K key, V value) | 设置 key 对应的 value |
| get(Object key) | 返回 key 对应的 value |
| getOrDefault(Object key, V defaultValue) | 返回 key 对应的 value，key 不存在，返回默认值 |
| remove(Object key) | 删除 key 对应的映射关系 |
| containsKey(Object key)? | 判断是否包含 key |
| containsValue(Object value)? | 判断是否包含 value |
| Set<K> keySet() | 返回所有 key 的不重复集合 |
| Collection<V> values() | 返回所有 value 的可重复集合 |
| Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() | 返回所有的 key-value 映射关系 |
public class AboutMap {
public static void main(String[] args) {
// 书籍 -> 作者的映射关系
Map<String, String> map1 = new TreeMap<>(); // String 是 Comparable 的
System.out.println(map1);
System.out.println(map1.size());
System.out.println(map1.isEmpty());
System.out.println(map1.keySet());
System.out.println(map1.values());
System.out.println(map1.entrySet());
// key 不存在时，就是插入操作
System.out.println("==========================");
System.out.println(map1.put("朝花夕拾", "鲁迅"));
System.out.println(map1.put("论持久战", "毛泽东"));
System.out.println(map1.put("子夜", "矛盾"));
System.out.println(map1.put("战争与和平", "托尔斯泰"));
System.out.println(map1);
System.out.println(map1.size());
System.out.println(map1.isEmpty());
System.out.println(map1.keySet());
System.out.println(map1.keySet().getClass().getName());
System.out.println(map1.values());
System.out.println(map1.entrySet());
}
}
3.Set 的使用?
关于 Set 的说明
- Set 是继承自 Collection 的接口类，Set 中只存储了 key，并且要求 key 一定要唯一
- 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
- Set 最大的功能就是对集合中的元素进行去重
- Set 中不能插入 null 的 key
关于 Set 的常用方法说明
| 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> iterator() | 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 |
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 现在只需要知道 HashSet 是 Set 接口的一个实现类即可
Set<Integer> set = new HashSet<>();
System.out.println(set.add(1)); // true
System.out.println(set.add(1)); // false，因为重复了
System.out.println(set.add(11)); // true
System.out.println(set.add(21)); // true
System.out.println(set.add(31)); // true
// 遍历 set，由于 Set 继承自 Collection，变相的继承自 Iterable
// 支持 iterator() 方法
// 使用迭代器遍历 set，但遍历顺序不是按照插入顺序，实际上什么顺序，现在不管
Iterator<Integer> it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
System.out.println(set.contains(1)); // true
System.out.println(set.contains(3)); // false
System.out.println(set);
System.out.println(set.remove(1)); // 删除 1 这个元素 true
System.out.println(set.remove(3)); // 删除 3 这个元素 false
System.out.println(set);
}
}