Map和Set（JAVA）

本篇文章建议在了解了哈希表和二叉搜索树后食用更佳。

链接: 二叉搜索树 和 哈希表 (JAVA)

Map和Set都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。

Map接口

• 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<Integer,Integer> map1 = new HashMap<>();
Map<Integer,Integer> map2 = new TreeMap<>();

Map接口并没有继承Collection，该类中存储的是<K,V>结构的键值对，并且K是唯一的且不能重复，Value可以重复。

Map中的数据是以Key-Value 模型 来存储的。

一般搜索的数据被称为Key ，而它的值被成为Value 。

例如：用Key-Value 模型来统计单词出现的次数就可以存储为：<单词，单词出现的次数>。

Map中的一些常用方法：

put(key, value)

如果不存在 Key 就插入当前 key-value 键值对，如果存在当前 Key 则更新 key 对应的 value值。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
System.out.println(map);

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
map.put("zhangsan", 10);
System.out.println(map);

get(Key)

返回 key 对应的 value；如果没有对应的 Key 则返回 null。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
System.out.println(map.get("zhangsan"));

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
System.out.println(map.get("zll"));

getOrDefault(key, defaultValue)

返回 key 对应的 value，key 不存在，返回 defaultValue 。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
System.out.println(map.getOrDefault("zhangsan", 0));
System.out.println(map.getOrDefault("llll", 0));

remove(key)

删除 key 对应的映射关系(删除 Key 和它对应的 Value) ，并返回 Value，如果当前 key 不存在就返回 null 。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
map.put("lisi", 5);
map.put("wangwu", 5);
System.out.println(map);
//删除"zhangsan"返回5
System.out.println(map.remove("zhangsan"));
//因为不存在"zhangsan"返回null
System.out.println(map.remove("zhangsan"));
System.out.println(map);

void clear()

删除集合中的所有键值对

 Map<String,String> map = new TreeMap<>();
 map.put("sd","sd");
 System.out.println(map);
 map.clear();
 System.out.println(map);

size()

返回map中的键值对的数量。

Map<String,String> map = new TreeMap<>();
map.put("sd","sd");
System.out.println(map.size());

Set < K > keySet()

返回包含所有 key 的一个集合对象。

此方法的返回值是 Set 类型的集合，该集合中包含当前类中的所有 key 关键字（Set 中不能存储重复的值）。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
map.put("lisi", 5);
map.put("wangwu", 5);
System.out.println(map);
Set<String> tmp = map.keySet();
System.out.println(tmp);

boolean isEmpty()

判断当前map集合中是否为空。

空就返回true；否则返回false。

Map<String,String> map = new TreeMap<>();
System.out.println(map.isEmpty());
map.put("sd","sd");
System.out.println(map.isEmpty());

Collection< V > values()

返回所有 value 的可重复集合。

和上面的 keySet() 方法差不多，这个方法是返回 Values 组成的集合。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
map.put("lisi", 5);
map.put("wangwu", 5);
System.out.println(map);
Collection<Integer> tmp = map.values();
System.out.println(tmp);

containsKey(key)

判断是否包含该 key，返回类型是boolean类型。

containsValue(value)

判断是否包含该 value，返回类型是boolean类型。

Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()

返回所有的 key-value 映射关系。

在了解这个方法前先了解一下 Map.Entry<K, V> 。

Map.Entry<K, V>

Map 其实你可以想象成一个链表它里面的每一个 key-value 键值对都是以节点的形式来存储的而Map.Entry<K, V> 就是Map内部实现的用来存放<key, value>键值对映射关系的内部类 。

在 Map.Entry<K, V> 中主要提供了<key, value>的获取 ，value的设置以及Key的比较方式：

• 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

此时再来看 entrySet() 方法：
entrySet() 方法其实就是返回 map 集合中的所有节点然后将其作为一个整体存放在 Set 类型的集合中。

Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
map.put("zhangsan", 5);
map.put("lisi", 5);
map.put("wangwu", 5);
Set<Map.Entry<String,Integer>> tmp = map.entrySet();
//第一种遍历方式
System.out.println(tmp);
System.out.println("===========");
//第二种遍历方式
for (Map.Entry<String,Integer> a:map.entrySet()) {
System.out.println("Key:"+a.getKey()+" "+"Value"+a.getValue());
}

Map 的一些注意事项

• 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：

	TreeMap	HashMap
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间	O(log2N)	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

Set 接口

Set相比于Map要简单很多。

• Set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TreeSet或者HashSet。

Set<Integer> set1 = new HashSet<>();
Set<Integer> set2 = new TreeSet<>();

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中的一些常用方法：

boolean add(Object o)

添加元素

添加成功返回true；失败返回false。

Set<String> set = new TreeSet<>();
System.out.println(set.add("asd"));
//因为该元素已经存在了，所以不会添加成功，返回false
System.out.println(set.add("asd"));

boolean addAll(Collection<? extendsE>c)

将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果

void clear()

清空集合

 Set<String> set = new TreeSet<>();
 set.add("a");
 set.add("s");
 set.add("d");
 set.add("g");
 System.out.println(set);
 //删除所有元素
 set.clear();
 System.out.println(set);

boolean contains(Object o)

判断 o 是否在集合中

Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("a");
set.add("s");
set.add("d");
set.add("g");
System.out.println(set.contains("s"));
System.out.println(set.contains("hhh"));

Iterator iterator()

返回一个迭代器

Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("a");
set.add("s");
set.add("d");
set.add("g");
//利用迭代器进行集合的遍历
Iterator<String> tmp = set.iterator();
while (tmp.hasNext()) {
    System.out.print(tmp.next()+" ");
}

boolean remove(Object o)

删除集合中的 o

成功删除返回true；失败返回false。

Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("a");
set.add("s");
set.add("d");
set.add("g");
System.out.println(set.remove("a"));
//因为集合中不存在"asd"所以删除失败，返回false
System.out.println(set.remove("asd"));

int size()

返回set集合中元素的个数

Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("a");
set.add("s");
set.add("d");
set.add("g");
System.out.println(set.size());

boolean isEmpty()

检测set是否为空，空返回true，否则返回false

Set<String> set = new TreeSet<>();
System.out.println(set.isEmpty());
set.add("a");
set.add("s");
System.out.println(set.isEmpty());

Object[] toArray()

将set中的元素转换为数组返回

Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("a");
set.add("s");
Object[] tmp =set.toArray();
for (int i = 0; i < 2; i++) {
    System.out.println(tmp[i]);
}

Set<String> set = new TreeSet<>();
set.add("a");
set.add("s");
//此处不能进行强制类型转换
String[] tmp =(String[]) set.toArray();
System.out.println(tmp);

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

Set 的一些注意事项

• Set是继承自Collection的一个接口类；
• Set中只存储了key ，并且要求key一定要唯一；
• 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；
• Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重；
• 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；
• 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
• TreeSet中不能插入null的key，HashSet可以。

TreeSet和HashSet的区别：

	TreeSet	HashSet
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间	O(log2N)	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	先计算key哈希地址 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