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主流网站类型,广告公司联系方式,辽宁最好的男科医院,特色食品网站建设策划书《从0到1常用Map集合核心摘要不深不浅底层核心》 前置知识 什么是键值对 ​ 键值对是一种数据结构,键是唯一标识,值是对应数据,用来快速查找信息。例: {"name": "Alice"},键是name,…

《从0到1常用Map集合核心摘要+不深不浅底层核心》

在这里插入图片描述

前置知识

什么是键值对

​ 键值对是一种数据结构,是唯一标识,是对应数据,用来快速查找信息。例:

{"name": "Alice"},键是name,值是Alice

这听起来有些抽象, 为什么不能值就是数据呢? 还要多一个键

​ 实际上, 键可能只是一个用于 ‘描述/标识’ 值的信息, 它的值可能是一个对象, 或一 个数组, 甚至更多复杂的东西,

​ 但是无论有多复杂, 都可以通过一个 找到
​ 而你的键, 可能连 5 个字母都没有

补充:并且直接存储值时,每个值的含义会很模糊。键则提供信息,比如
name: "Alice" 更直观,而不是单独存 "Alice"

map 集合是干嘛用的?

​ map集合就是用来存储一组或多组键值对的, 为了方便我们使用键值对, 其中封装了很多 方法, 供我们操作键值对

所有Map集合的接口 “Map”

  • 一个接口, 其中包含的所有实现类都是 同一套数据结构(键值对)

介绍

  • Map 集合是一种双列集合, 每个元素包含两个数据, 一个是键一个是值

    • 特点

      • 键唯一 每个键唯一, 值可重复
      • 易查 通过键定位值, 提高访问效率及便利性
      • 灵活 通过泛型可存储各类数据, 无论是键或值
    • 每个元素的格式

      • key = value : 键值对

      • key (键) : 非重

      • value (值) : 可重

      • 关联性 : 键绑值, 哪怕不同键同值, 地址也不一样

      • 一键多值 : 结合使用双列集合和单列集合, 来完成一键多值

    • 键值对

      • 一个整体, 在 JAVA 中使用 Entry 对象来表示

      • 使用场景 :
        购物车 -> 选择商品 -> 结算 …

               *每个店铺对应一个商品,  有时候一个有时候多个,  每个商品使用一个商品封装成一个对象来进行维护,  多个商品应当使用多个商品对象的单列集合装起来,  这样一个结算订单就有了多个商品*
        
      • 总结 : 遇到键对值 (一个对多个), 就使用双列集合

常用公共方法、实现关系

V put(K key,V value) : // 添加键值对, 返回被覆盖的值 (没有覆盖则null)
V remove(Object key) : // 根据键删除键值对, 返回被删除的键对应的值boolean containsKey(Object key) : //判断集合指定键, 返回是或否
boolean containsValue(Object value) : //判断集合指定值, 返回是或否void Clear() : // 清空所有的键值对
boolean isEmpty() : //判断集合是否为空
int size() : //集合的长度 (键值对个数)

常用双列集合

TreeMap (红黑树)
HashMap (哈希表)
LinkedHashMap (哈希表 + 双向链表)

使用介绍

HashMap 的底层逻辑

  • put 方法 : 双列集合中的添加
    • put 方法执行中, 键和值会封装为一个 Entry(键值对) 对象
    • 但实际在计算应存入索引时, 是拿着键进行计算的, 和值没有关系
      (先调用对象计算原始哈希值, 再使用原始哈希值做一次哈希扰动, 然后再使用扰动过的哈希值做一次异或操作进行二次哈希, 最后再取余底层数组长度(16))…

方法演示

添加 : put(K key, V value)

/*  Map是接口, 接口不能直接用, 所以通过多态一个子类或实现类  */
Map<String, String> map = new HashMap<>(); // 对HashMap 进行操作
map.put("张三","北京"); //put: 添加一个键值对 一是键二是值
map.put("李四","北京"); // 键重复时警告, 右边重复则没事, 说明键的不可重, 值的可重
map.put("王五","北京");//  北京 -> 仅一个
//  张三, 李四, 王五 -> 对应多个
System.out.println(map);// 打印成乱序, 是因为底层是哈希表// **put方法的返回值 被替换掉的旧值
String str = map.put("lala", "北京");
String str2 = map.put("lala", "喵");
System.out.println(str);
// 返回被覆盖掉的旧值, 没有重复就直接存
System.out.println(str2);
// -- 该返回值一般不接收 --

put方法的细节 (修改)( 条件 : 如果出现重键, 保留新键替换旧键 )

删除 : remove(Object key)

/* Remove 根据键删除 */
Map<String,String> map = new HashMap<>();
map.put("张三","南宁");
map.put("李四","上海");
map.put("王五","南宁");
System.out.println(map);map.remove("张三");
System.out.println(map);//返回值
String accept = map.remove("王五");
System.out.println(accept); // 返回为被删除键对应的值 - > 南宁
  • 清空, 非空, 大小, 内容
  • clear()、IsEmpty()、Size()、2个Contain() 一个比键一个比值
Map<String,String> map = new HashMap<>();
map.put("牛","马");
map.put("羊","马");
map.put("猪","马");
map.put("屎","马");System.out.println(map);
/*  判断是否存在指定数据  */
System.out.println(map.containsKey("牛"));  ->  true
System.out.println(map.containsValue("王"));  - > false
System.out.println("-------------------------------------------");/*  清空,判断内容是否存在,判断非空 */
map.clear();
System.out.println(map);  ->  []
System.out.println(map.isEmpty());  ->  true
System.out.println(map.size());  ->  0

泛型为自定义类时

//    HashMap : 虽然说是键唯一,  但是底层依赖于哈希算法和内容比较
//    所以自定义类依然要重写 '两个哈希方法'
HashMap<Person,String> hm = new HashMap<>();
hm.put(new Person("张三",24),"上海");
hm.put(new Person("李四",23),"广东南宁");
hm.put(new Person("李四",23),"上海哈尔滨");
hm.put(new Person("王五",21),"上海");
hm.put(new Person("牛六",22),"上海");
System.out.println(hm);
// 没有重写两个哈希方法就会导致没有去重System.out.println(hm);
//HashMap底层也是哈希表结构,自定义类不重写 'hashCode和equal' 就无法去重, 而我们经常用的Bean类就重写过 这两个方法

排序 : 使用TreeMap集合

//TreeMap : 键排序
TreeMap<Person,String> hm = new TreeMap<>();
hm.put(new Person("张三",24),"上海");
hm.put(new Person("李四",23),"广东南宁");
hm.put(new Person("李四",23),"上海哈尔滨");
hm.put(new Person("王五",21),"上海");
hm.put(new Person("牛六",22),"上海");
System.out.println(hm);
//类型转换异常, 不能转换为 Java.lang.Comparable,
//如果键是自定义类(如 Person),没有实现 Comparable 接口,就无法比较两个键,导致报错:
// ClassCastException: Person cannot be cast to java.lang.Comparable。//总结 : 键排序 (实现Comparable接口, 重写comparable方法)

注意事项 : ** TreeMap 之所以可以在 HashCode 存储无序特性下进行排序, 实际上是因为他实现了Comparable 自然排序接口, 使用了 CompareTo 方法, 所以当我们使用 TreeMap指定泛型为自定义类时, 就需要重写 compareTo 方法**, 并且自定义类下要重写 hashCode() 和 equals(), 确保键的唯一性

LinkedHashMap 和 HashMap ↑一样的操作

// LinkedHashMap : 键唯一, 且可以保证存取顺序
LinkedHashMap<Person,String> hm = new LinkedHashMap<>();
hm.put(new Person("张三",23),"上海");
hm.put(new Person("李四",25),"南宁");
hm.put(new Person("王五",29),"此时");
System.out.println(hm);

下面统一讲

Map 集合中的三种遍历方式

  • 摘要

    1. 通过键找值
      V get(Object key) 根据键查找对应的值
      Set keySet() 获取 Map 集合中所有的值

      配合使用 : 通过 Set 拿到每一个键, 再通过get 拿到每一个值

    2. 通过键值对对象获取键和值

    3. 通过forEach遍历

  • 遍历方式演示

    • 第一种遍历 (keySet,get)
    | 第一种方式:  结合两种方法 |
    //V get(Object key) : 根据键找对应的值
    //Set<K> keSet() : 获取 Map 集合中所有的键HashMap<String,String> hs = new HashMap<>();
    hs.put("张三","北京");
    hs.put("李四","上海");
    hs.put("王五","牛牛");// 获取到所有的键
    Set<String> set = hs.keySet();
    System.out.println(hs);//遍历的set集合
    for(String key:set){ // 获取泛型为String类型的键//调用get方法String content = hs.get(key);//根据键拿对应的值System.out.println("键: "+key+" 值: "+content);
    }
    
    • 第二种遍历 (封装为Entry)
    // 第二种
    // 通过键值对对象获取键和值  Map.Entry(内部类)
    // 遍历要使用到的方法名 :
    // getKey() : 获取键
    // getValue() : 获取值
    // Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() : 获取集合中所有的键值对对象 (接收getKey和getValue)
    // 配合使用, 获取键, 获取值, 根据键和值获取对象HashMap<String,String> hs = new HashMap<>();
    hs.put("张三","北京");
    hs.put("李四","上海");
    hs.put("王五","牛牛");// 1. 获取所有的键值对对象
    Set<Map.Entry<String,String>> entrySet = hs.entrySet();
    // 格式剖析 : Set接口指定泛型, Map 中的内部类 Entry 也要指定泛型,键和值都是String 没了// 2. 遍历set集合获取每一个键值对对象
    for(Map.Entry<String,String> keyV : entrySet){// 3. 通过键值对对象, 获取键和值System.out.println(keyV.getKey() + " | " + keyV.getValue());
    }/*总结 :1.调用 entrySet方法获取所有的键值对对象 (得到的是Set集合)2.遍历 Set 集合, 获取每一个键值对对象3. 通过键值对对象的 getKey() getValue() 获取键和值*/
    
    • 第三种遍历方式 (forEach)
    // Map 集合中的三种遍历方式
    // 通过foreach 方法便利
    /* default void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action)-- 遍历 Map 集合 ,获取键和值
    */
    HashMap<String,String> hs = new HashMap<>();
    hs.put("张三","北京");
    hs.put("李四","上海");
    hs.put("王五","牛牛");/*  一个函数式接口  */
    hs.forEach(new BiConsumer<String, String>() {@Overridepublic void accept(String s1, String s2) {System.out.println(s1 + " | " + s2);}
    });
    

Map 集合练习

/*Map 集合练习 (单列集合结合双列集合)定义一个Map集合, 键用表示身份名称, 值表示市添加完毕后, 遍历结果:格式如下:江苏省 = 南京市, 扬州市, 苏州市, 无锡市, 常州市湖北省 = 武汉市, 孝感市, 十堰市, 宜昌市, 鄂州市四川省 = 成都市, 绵阳市, 自贡市, 攀枝花市, 泸州市*/
| 思路 : 单列集合做值, 双列集合做键 |ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
HashMap<String,ArrayList<String>> map = new HashMap<>();
Collections.addAll(list,"南京市","扬州市","苏州市","无锡市","常州市");| 结合 |
map.put("江苏省",list);ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list2,"武汉市","孝感市","十堰市","宜昌市","鄂州市");
map.put("湖北省",list2);ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list3,"成都市","绵阳市","自贡市","攀枝花市","泸州市");
map.put("四川省",list3);map.forEach((k, v) -> System.out.println(k+" = "+v));
// 第二种遍历方式回温
System.out.println("-----------------------------------");| 封装为键值对对象 |
Set<Map.Entry<String, ArrayList<String>>> entries = map.entrySet();| 遍历 |
for (Map.Entry<String, ArrayList<String>> entry : entries) {System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
}

有意思的底层

以下是对 Map 接口详解的进一步拓展,包含数据结构、底层实现和内存优化等方面的深入分析。


Map 的底层数据结构

HashMap 的底层结构
  1. 数组 + 链表 + 红黑树

    • HashMap 的底层是一个数组(哈希桶),每个桶存储一个链表或红黑树。
    • 当发生哈希冲突(即多个键映射到相同的桶时),HashMap 会将这些键值对组织成一个链表存储。
    • 如果链表长度超过一定阈值(默认 8),链表会被转换为红黑树,提升查找效率。
    • 如果桶内元素数量小于阈值(默认 6),红黑树会退化为链表。
  2. 哈希计算逻辑

    • 键的哈希值由 hashCode 方法计算,通过扰动函数进一步优化,使其分布更均匀。
    • 通过 (n - 1) & hash 确定哈希桶的索引(n 是数组长度)。
    • 这种位运算比取模操作更高效。
  3. 动态扩容

    • 当 HashMap 的元素数量超过数组容量的 75%(默认负载因子 0.75),数组会扩容为原大小的两倍,并重新计算所有键的哈希位置。
TreeMap 的底层结构
  1. 红黑树

    • TreeMap 基于红黑树实现,是一种自平衡二叉搜索树。
    • 插入键时,TreeMap 会根据键的自然顺序(或自定义比较规则)排列节点。
    • 查找、插入和删除的时间复杂度为 O(log n)
  2. 排序功能

    • 键需实现 Comparable 接口,或在 TreeMap 构造时传入一个自定义 Comparator

3. LinkedHashMap 的底层结构

  • 哈希表 + 双向链表

    • LinkedHashMap 是 HashMap 的子类,保留了键值对插入的顺序。

    • 通过双向链表维护插入顺序或访问顺序(可配置)。

    • 适用于需要有序遍历的场景,如缓存实现。

Map 的性能优化

1. 选择合适的实现类
  • 如果不关心顺序,优先使用 HashMap,其增删改查操作最为高效(均摊复杂度为 O(1))。
  • 如果需要按插入顺序或访问顺序遍历键值对,选择 LinkedHashMap
  • 如果需要键自动排序,选择 TreeMap

总结与比较

Map 实现类底层数据结构特点适用场景
HashMap数组 + 链表/红黑树高效、无序快速查找,键值无序的场景。
TreeMap红黑树自动排序需要按键排序的场景。
LinkedHashMap哈希表 + 双向链表插入/访问顺序一致缓存、按插入顺序遍历。
http://www.hengruixuexiao.com/news/23859.html

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