Java集合利器 Map & Set

向右看齐 2024-03-22 23:20 94阅读 0赞

#### Map & Set ####

*  一、概念
 *  二、Map
 *  三、Set
 *  下期预告

## 一、概念 ##

`Map`和`Set`是一种专门用来进行搜索的数据结构，其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。它们分别定义了两种不同的数据结构和特点：

> 1.  Map（映射） ：Map是一种键值对（key-value）的集合，每个键值对都是一个元素。
> 2.  Set（集合）：Set是一种不允许重复元素（key）的集合。

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通过查看Java集合框架图，可以看到，Set 接口有两个实现类：TreeSet 类和 HashSet 类；Map 接口有两个实现类：TreeMap 和 HashMap。

## 二、Map ##

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

**Map常用方法**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>V get(Object key)</td> 
   <td>返回键对应的值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>V getOrDefault(Object key, V defaultValue)</td> 
   <td>返回键对应的值，如果键不存在则返回默认值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>V put(K key, V value)</td> 
   <td>设置键对应的值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>V remove(Object key)</td> 
   <td>删除键及其对应的映射关系</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int size()</td> 
   <td>返回<code>Map</code>中键值对的数量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Set keySet()</td> 
   <td>返回所有键的不重复集合</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Collection values()</td> 
   <td>返回所有值的可重复集合</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Set&lt;Map.Entry&lt;K, V&gt;&gt; entrySet()</td> 
   <td>返回所有键-值映射关系的集合</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean containsKey(Object key)</td> 
   <td>判断是否包含指定键</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean containsValue(Object value)</td> 
   <td>判断是否包含指定值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在上面的Map方法中，entrySet()方法返回值中出现了一个特殊的类型 `Map.Entry<K, V>`，它是Map内部实现的用来存放<key, value>键值对映射关系的内部接口，该内部接口中主要提供了key、 value 的获取，以及value的设置等方法：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>K getKey()</td> 
   <td>返回 entry 中的键</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>V getValue()</td> 
   <td>返回 entry 中的值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>V setValue(V value)</td> 
   <td>将键值对中的值替换为指定的值</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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，还有一个LinkedHashMap，LinkedHashMap是在HashMap的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。
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。

**TreeMap和HashMap的区别**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>属性</th> 
   <th>TreeMap</th> 
   <th>HashMap</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>底层数据结构</td> 
   <td>红黑树</td> 
   <td>哈希桶</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>插入/删除/查找时间复杂度</td> 
   <td>O(log N)</td> 
   <td>O(1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否有序</td> 
   <td>关于Key有序</td> 
   <td>无序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>线程安全性</td> 
   <td>不安全</td> 
   <td>不安全</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>插入/删除/查找区别</td> 
   <td>需要进行元素比较</td> 
   <td>通过哈希函数计算哈希地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>比较与覆写</td> 
   <td>key必须能够比较，否则会抛出 <code>ClassCastException</code> 异常</td> 
   <td>自定义类型需要覆写 <code>equals</code> 和 <code>hashCode</code> 方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>应用场景</td> 
   <td>需要Key有序场景下</td> 
   <td>Key是否有序不关心，需要更高的时间性能</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 三、Set ##

在Java集合类中，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。

**Set常用方法**

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

**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。

**TreeSet和HashSet的区别**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Set底层结构</th> 
   <th>TreeSet</th> 
   <th>HashSet</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>底层结构</td> 
   <td>红黑树</td> 
   <td>哈希桶</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>插入/删除/查找时间复杂度</td> 
   <td>O(log N)</td> 
   <td>O(1)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否有序</td> 
   <td>关于Key有序</td> 
   <td>不一定有序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>线程安全性</td> 
   <td>不安全</td> 
   <td>不安全</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>插入/删除/查找区别</td> 
   <td>按照红黑树的特性来进行插入和删除</td> 
   <td>先计算key哈希地址，然后进行插入和删除</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>比较与覆写</td> 
   <td>key必须能够比较，否则会抛出ClassCastException异常；</td> 
   <td>自定义类型需要覆写equals和hashCode方法</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>应用场景</td> 
   <td>需要Key有序场景下</td> 
   <td>Key是否有序不关心，需要更高的时间性能</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 下期预告 ##

上述提到了HashMap 和 HashSet，它们底层都使用到了哈希表结构，关于 哈希表，我们下一章节介绍！

[33964712661a481899b44e957f432ba3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/14/8fa7c01d26ab436c8d85ed42bcad3fee.png