【数据结构趣味多】Map和Set
创始人
2024-05-26 21:05:12

 1.概念及场景

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。

在此之前,我还接触过直接查询O(N)和二分查询O(logN),这两个查询有很多不足之出,直接查询的速率太低,而二分查询在使用时要求序列是有序的。

例如:

  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。

2. 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,比如:

  • 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

2. 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 

 3.Map的使用

 

3.1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。

将元素输入到Map当中:

 public static void main(String[] args) {Map map=new HashMap<>();char[] testCh={'A','B','D','A','E','H'};for (char ch:testCh) {//如果输入的这个key是空,就让他value等于1if(map.get(ch) == null) {map.put(ch,1);}else {//如果输入的这个key是不为空,就让他value加1int val = map.get(ch);map.put(ch,val+1);}}}

3.2 关于Map.Entry的说明

 Map.Entry 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
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
public static void main(String[] args) {Map map=new HashMap<>();char[] testCh={'A','B','D','A','E','H'};for (char ch:testCh) {if(map.get(ch) == null) {map.put(ch,1);}else {int val = map.get(ch);map.put(ch,val+1);}}// getValue()和 getKey()方法的使用//以及Entry的使用方法for (Map.Entry x:map.entrySet()) {System.out.println("key:" + x.getKey()+ " "+ "value:"+ x.getValue());}}

 

注意:Map.Entry并没有提供设置Key的方法

3.3 Map 的常用方法说明

方法(返回值类型  函数命)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  keySet()返回所有 key 的不重复集合
Collection  values()返回所有 value 的可重复集合
Set>  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
public static void main(String[] args) {Map map=new HashMap<>();char[] testCh={'A','B','D','A','E','H'};for (char ch:testCh) {if(map.get(ch) == null) {map.put(ch,1);}else {int val = map.get(ch);map.put(ch,val+1);}}System.out.println("get()方法  Map中有key值"+" "+ map.get('A'));System.out.println("get()方法  Map中没有有key值"+" "+ map.get('F'));System.out.println("getOrDefault(Object key, V defaultValue)方法 存在返回value"+map.getOrDefault('A',10));System.out.println("getOrDefault(Object key, V defaultValue)方法 不存在返回默认值"+map.getOrDefault('F',10));map.put('A',11);System.out.println("put() 设置key的value值"+" 现在A的值"+map.get('A'));System.out.println("删除前"+map);map.remove('B');System.out.println("删除后"+map);Set a= map.keySet();System.out.println("所有 key 的不重复集合 "+a);for (Map.Entry x:map.entrySet()) {System.out.println("key:" + x.getKey()+ " "+ "value:"+ x.getValue());}System.out.println("判断是否包含key(包含ture  不包含false)"+" "+map.containsKey('A'));System.out.println("判断是否包含key(包含ture  不包含false)"+" "+map.containsValue(11));}

 运行结果:

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TreeMap中插入键值对时,key不能为空,否则就会抛NullPointerException异常,value可以为空。但是HashMap的key和value都可以为空。
  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。
  7. 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/查找时间
复杂度
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

4.Set 的说明

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。 

4.1常见方法说明

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 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 c)将集合c中的元素添加到set中,可以达到去重的效果
public static void main(String[] args) {Set set=new HashSet<>();int[] testArray={1,2,3,2,4,5,2,22,113,5,2,1};//add()函数使用for (int x:testArray) {set.add(x);}System.out.println("判断 o 是否在集合中(包含ture  不包含false)"+" "+set.contains(2));System.out.println("删除前"+" "+set);System.out.println("删除集合中的 o"+" "+set.remove(113));System.out.println("删除后"+" "+set);System.out.println("返回set中元素的个数:"+set.size());System.out.println("检测set是否为空(空返回true,否则返回false)"+" "+set.isEmpty());}

  运行结果:

 

 

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. TreeSet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. TreeSet中不能插入null的key,HashSet可以。
  8. TreeSet和HashSet的区
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(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

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