Map与Set的基本概念与场景
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。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,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。
模型概念
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:
- 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
- Key-Value 模型,例如:
- 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接口的性质
在Java中,Map
接口是一个用于存储键值对(key-value pairs)的对象,它属于Java Collections Framework的一部分。Map
接口的主要特点包括:
-
键值对存储:
Map
存储的数据是以键值对的形式组织的,每个键(key)唯一对应一个值(value)。可以通过键来快速获取对应的值。 -
无序性:大多数实现类(如
HashMap
)不会保证元素的顺序,除非使用特定的实现(如LinkedHashMap
,它可以保持插入顺序,或者TreeMap
,它会按照键的自然顺序或指定的比较器进行排序)。 -
键的唯一性:在同一个
Map
中,不能有重复的键。如果试图将一个新的值与已有的键关联,原有的值将被新值替换。 -
实现类:Java提供了多种
Map
接口的实现,例如:HashMap
:基于哈希表的实现,允许null值和null键,查找速度快。TreeMap
:基于红黑树的实现,支持排序的键,查找速度相对较慢。LinkedHashMap
:结合了HashMap
的哈希表和链表特性,维护插入顺序。
-
常用方法:
Map
接口提供了一系列的方法,例如:put(K key, V value)
:将指定的值与指定的键关联。get(Object key)
:返回指定键所映射的值。remove(Object key)
:移除指定键的键值对。containsKey(Object key)
:检查是否存在指定的键。keySet()
:返回Map中所有键的集合。values()
:返回Map中所有值的集合。
总之,Map
接口是Java中重要的数据结构之一,方便有效地进行数据的存储和检索,广泛应用于各种场景中。
Map接口的使用方法
put(K key, V value)
:将指定的值与指定的键关联。
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);map.put("four",4);}
}
get(Object key)
:返回指定键所映射的值。
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);map.put("four",4);System.out.println(map.get("two"));}
}
V getOrDefault(Object key, V defaultValue) :返回 key 对应的 value,key 不存在,返回默认值
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);map.put("four",4);System.out.println(map.getOrDefault("five",-1));}
}
Set<K> keySet() :返回所有 key 的不重复集合,用 Set 容器接收
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);map.put("four",4);Set<String> strings = map.keySet();}
}
Collection<V> values() :返回所有 value 的可重复集合 ,用 Collection 容器接收
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);map.put("four",4);Collection<Integer> values = map.values();System.out.println("==");}
}
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet() :返回所有的 key-value 映射关系
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();map.put("one",1);map.put("two",2);map.put("three",3);map.put("four",4);Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {System.out.println("Key = "+entry.getKey()+" Val = "+entry.getValue());}}
}
注意:
- 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
- Map中存放键值对的Key是唯一的,value是可以重复的
- 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。
- 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)。
- 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)。
- 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。
Set接口的性质
在Java中,Set
接口是一个用于存储唯一元素的集合,它也是Java Collections Framework的一部分。Set
接口的主要特点包括:
-
唯一性:
Set
中不允许重复的元素,这意味着集合中的每个元素都是唯一的。如果试图添加重复元素,操作将被拒绝,集合的状态不会改变。 -
无序性:
Set
通常不保证元素的顺序。尤其是使用HashSet
时,元素的存储顺序是随机的。而LinkedHashSet
可以维护元素的插入顺序,TreeSet
则会按自然顺序或自定义的比较器进行排序。 -
实现类:Java提供了多种
Set
接口的实现,包括:HashSet
:基于哈希表的实现,允许null元素,查找速度快,但不保证元素的顺序。LinkedHashSet
:结合了哈希表和链表的特性,保持元素的插入顺序。TreeSet
:基于红黑树的实现,按升序排序元素,不允许null值。
-
常用方法:
Set
接口提供了一系列的方法,例如:add(E e)
:向集合中添加元素,如果元素已存在,则返回false。remove(Object o)
:移除指定元素。contains(Object o)
:检查集合中是否包含指定元素。size()
:返回集合中元素的数量。clear()
:移除集合中的所有元素。iterator()
:返回一个迭代器,用于遍历集合中的元素。
-
应用场景:
Set
常用于需要存储不重复元素的场景,比如去重、集合运算(如交集、并集和差集)等。
总之,Set
接口是Java中重要的数据结构,适合用于处理唯一性要求的数据集合,具有高效的存储和检索特性。
Set接口的使用方法
set 接口中的方法和 Map 接口中的常见方法大差不差,就不一 一介绍了。
import java.util.TreeSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public static void TestSet(){Set<String> s = new TreeSet<>();// add(key): 如果key不存在,则插入,返回ture// 如果key存在,返回falseboolean isIn = s.add("apple");s.add("orange");s.add("peach");s.add("banana");System.out.println(s.size());System.out.println(s);
isIn = s.add("apple");// add(key): key如果是空,抛出空指针异常//s.add(null);// contains(key): 如果key存在,返回true,否则返回falseSystem.out.println(s.contains("apple"));System.out.println(s.contains("watermelen"));// remove(key): key存在,删除成功返回true// key不存在,删除失败返回false// key为空,抛出空指针异常s.remove("apple");System.out.println(s);s.remove("watermelen");System.out.println(s);Iterator<String> it = s.iterator();while(it.hasNext()){System.out.print(it.next() + " ");}System.out.println();
}