Java Map和Set - 技术栈

static class TreeNode {
        public int val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;

        public TreeNode(int val) {
            this.val = val;
        }
    }
public TreeNode root ;

2.1 查找

根据二叉搜索树的特性，我们首先比较要查的值与根节点的大小关系，如果相等，正好找到；如果大于，说明可能在右子树上；如果小于，说明可能在左子树上。

这个思路很简单，直接上代码：

java 复制代码

    public TreeNode search(int val) {
        if(root==null){
            return null;
        }

        TreeNode cur=root;

        while(cur!=null){
            if(cur.val==val){
                return cur;
            }else if(cur.val>val){
                cur=cur.left;
            }else{
                cur=cur.right;
            }
        }

        return null;
    }

2.2 插入

首先我们要先查找这个点是否存在，因为这是一颗搜索树，是用来查某一个 val 是否存在的，存一个和存两个没有区别。如果不存在，说明我们可以插入了，所以说下面我们要找一个合适的位置插入。

第一步 先判断是不是空树，如果是空树直接在root上操作。如果不是就遍历这颗树，我们要不断往下找，操作类似查找。如果一个节点比 key 的值小（说明 key 在节点的右子树上），同时这个节点的右子树还是空的，那么直接插在这个节点的右子树上；相反，如果一个节点比 key 的值大，同时左子树还是空的，那么直接插在这个节点的左子树上。

java 复制代码

public void insert(int key) {
    if(root==null){
        root=new TreeNode(key);
        return ;
    }

    TreeNode node=new TreeNode(key);

    TreeNode cur=root;

    while(cur!=null){
        if(cur.val<key && cur.right==null){
            cur.right=node;
        }else if (cur.val>key && cur.left==null){
            cur.left=node;
        }else{
            if(cur.val<key){
                cur=cur.right;
            }else if(cur.val>key){
                cur=cur.left;
            }else{
                return ;
            }
        }
    }
}

2.3 删除

删除操作是最难的，要考虑的情况较多。

要删除的节点可以分为以下几种情况：1.左子树是空；2.右子树是空；3.左右子树都不是空；4.左右子树都是空。

我们要定义一个 parent 节点，这个节点用来存储cur的父节点。图中的例子cur是parent的右节点，cur当然也可以是parent的左节点。

cur的左子树为空，那么要删除cur的话首先要判断cur的parent的左节点还是右节点。如果和图中例子一样为右节点，那么 parent.right = cur.right；如果为左节点，那么 parent.left = cur.right。

cur的右子树为空的判断处理与左子树的相同这里就不过多赘述了。

重量级的来的，cur的左右子树都不为空。对于这个问题，我们采用的是替换，将cur的值替换掉。

那么谁来替换cur呢？ 这又要说到搜索树的性质了，cur的左子树上的值都比cur小，所以说，可以取出cur左子树中的最大值来替代cur，这样能继续满足搜索树的要求即左子树的上的值都比cur上的小（因为它是最大值）。**取cur右子树的最小值行不行？**也行。

**那什么样的节点是最值节点呢？**在左子树中，一个节点没有右子树，说明其是左子树最右面的节点，即为最大节点。同理在右子树中，一个节点没有左子树，说明其是右子树最左面的节点，即为最小节点。

知道了这些我们可以写代码了，代码上有注释：

java 复制代码

public void remove(int key){
    TreeNode cur=root;
    TreeNode parent=root;

    //找到我们要删除节点在哪里
    while(cur!=null){
        if(cur.val>key){
            parent=cur;
            cur=cur.left;
        }else if(cur.val<key){
            parent=cur;
            cur=cur.right;
        }else{
            //找到了
            removeNode(parent,cur);
            return;
        }
    }
}

private void removeNode(TreeNode parent, TreeNode cur) {
    if(cur.left==null){
        //左子树为空
        if(cur==root){
            root=cur.right;
        }else if(parent.left==cur){
            parent.left=cur.right;
        }else{
            parent.right=cur.right;
        }
    }else if(cur.right==null){
        //右子树为空
        if(cur==root){
            root=cur.left;
        }else if(parent.right==cur){
            parent.right=cur.left;
        }else{
            parent.left=cur.left;
        }
    }else{
        //这里以找右子树的最小值为例
        TreeNode tem=cur.right;
        //存它的目的是为了一会删最值节点用的
        TreeNode temParent=cur;

        //找最小值所在的节点
        while(tem.left!=null){
            temParent=tem;
            tem=tem.left;
        }

        cur.val=tem.val;
        if(temParent.left==tem){
            temParent.left=tem.right;
        }else{
            temParent.right=tem.right;
        }
    }
}

二.Map

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。

1. Map.Entry<K,V>

Map.Entry是Map的一个内部类，用来存放K和V的映射关系，也就是说它存的是一个集合，集合里都是映射关系。这个内部类里也提供了也写方法：

|---------------------|------------|
| 方法 | 功能 |
| K getKey() | 返回 key 值 |
| V getValue() | 返回 value 值 |
| V setValue(V value) | 替换 value 值 |

2.Map的常用方法

注意这里总结的是常用的方法，不是全部方法，全部方法去idea上看即可。

|--------------------------------------------|--------------------------------|
| 方法 | 功能 |
| 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<Map.Entry<K,V>> 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 |
| void clear() | 清空集合 |
| int size() | 获得集合大小 |
| boolean isEmpty() | 判断集合是否为空 |

3.TreeMap和HashMap的区别

|------------|-----------------------------------------|------------------------------------|
| Map | TreeMap | HashMap |
| 底层结构 | 红黑树 | 哈希桶 |
| 基本操作的时间复杂度 | O() | O() |
| 是否有序 | 关于key有序 | 无序 |
| 线性安全 | 不安全 | 不安全 |
| 基本操作的区别 | 需要进行元素的比较 | 通过哈希实现 |
| 比较和覆写 | key必须可以比较 | 自定义类型需要覆写 |
| 应用场景 | 需要key有序场景下 | key有序无关，需要更高的时间性能 |

4.注意事项

1.Map是一个接口，接口不能直接实例化，要借助TreeMap或HashMap来实例化。

java 复制代码

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

2.key和value是一种映射关系，就是说我们可以用key来找其对应的value值。比如我们可以存姓名和年龄，姓名的key，年龄是value。我们就可以通过姓名来找到这个人的年龄。这里注意，姓名也就是key是不能重复的，但年龄（value）是可以重复的。

TreeMap插入关系时，value可以为空 ，key不为空；但HashMap中都可以为空。

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)；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)。

三.Set

Set继承自 Collection 的类接口，Set中只存储Key。

1.Set的常见方法

|--------------------------------------------|---------------------------------------|
| 方法 | 功能 |
| boolean add(E e) | 添加key进集合 |
| boolean remove(Object o) | 删除集合中的o |
| void clear() | 清空集合 |
| boolean isEmpty() | 判断集合是否为空 |
| boolean contains(Object o) | 判断集合中是否有o |
| int size() | 集合中元素的个数 |
| Iterator iterator() | 返回迭代器 |
| 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 |

2.TreeSet和HashSet的区别

|------------|-----------------------------------------|------------------------------------|
| Set | TreeSet | HashSet |
| 底层结构 | 红黑树 | 哈希桶 |
| 基本操作的时间复杂度 | O() | O() |
| 是否有序 | 关于key有序 | 不一定有序 |
| 线性安全 | 不安全 | 不安全 |
| 基本操作的区别 | 需要进行元素的比较 | 通过哈希实现 |
| 比较和覆写 | key必须可以比较 | 自定义类型需要覆写 |
| 应用场景 | 需要key有序场景下 | key有序无关，需要更高的时间性能 |

3.注意事项

1.Set这个接口适用于只需要判断某一元素是否在集合里的这种情况，像判断某一班级里有没有XX这个同学。

2.TreeSet插入的key值不可以是空的 ，而HashSet可以插入空的。