Map與Set的基本概念與場景

Map和set是一種專門用來進行搜索的容器或者數據結構，其搜索的效率與其具體的實例化子類有關。以前常見的搜索方式有：

1. 直接遍歷，時間復雜度為O(N)，元素如果比較多效率會非常慢。
2. 二分查找，時間復雜度為O(log2^n),但搜索前必須要求序列是有序的。

上述排序比較適合靜態(tài)類型的查找，即一般不會對區(qū)間進行插入和刪除操作了，而現實中的查找比如：

1. 根據姓名查詢考試成績
2. 通訊錄，即根據姓名查詢聯(lián)系方式
3. 不重復集合，即需要先搜索關鍵字是否已經在集合中

可能在查找時進行一些插入和刪除的操作，即動態(tài)查找，那上述兩種方式就不太適合了，本節(jié)介紹的Map和Set是一種適合動態(tài)查找的集合容器。

模型概念

一般把搜索的數據稱為關鍵字（Key），和關鍵字對應的稱為值（Value），將其稱之為Key-value的鍵值對，所以模型會有兩種：

1. 純 key 模型，例如：

• 有一個英文詞典，快速查找一個單詞是否在詞典中
• 快速查找某個名字在不在通訊錄中

1. Key-Value 模型，例如：

• 統(tǒng)計文件中每個單詞出現的次數，統(tǒng)計結果是每個單詞都有與其對應的次數：<單詞，單詞出現的次數

Map接口的性質

在Java中，Map接口是一個用于存儲鍵值對（key-value pairs）的對象，它屬于Java Collections Framework的一部分。Map接口的主要特點包括：

1. 鍵值對存儲：Map存儲的數據是以鍵值對的形式組織的，每個鍵（key）唯一對應一個值（value）?？梢酝ㄟ^鍵來快速獲取對應的值。

2. 無序性：大多數實現類（如HashMap）不會保證元素的順序，除非使用特定的實現（如LinkedHashMap，它可以保持插入順序，或者TreeMap，它會按照鍵的自然順序或指定的比較器進行排序）。

3. 鍵的唯一性：在同一個Map中，不能有重復的鍵。如果試圖將一個新的值與已有的鍵關聯(lián)，原有的值將被新值替換。

4. 實現類：Java提供了多種Map接口的實現，例如：

   • HashMap：基于哈希表的實現，允許null值和null鍵，查找速度快。
   • TreeMap：基于紅黑樹的實現，支持排序的鍵，查找速度相對較慢。
   • LinkedHashMap：結合了HashMap的哈希表和鏈表特性，維護插入順序。

5. 常用方法：Map接口提供了一系列的方法，例如：

   • put(K key, V value)：將指定的值與指定的鍵關聯(lián)。
   • get(Object key)：返回指定鍵所映射的值。
   • remove(Object key)：移除指定鍵的鍵值對。
   • containsKey(Object key)：檢查是否存在指定的鍵。
   • keySet()：返回Map中所有鍵的集合。
   • values()：返回Map中所有值的集合。

總之，Map接口是Java中重要的數據結構之一，方便有效地進行數據的存儲和檢索，廣泛應用于各種場景中。

Map接口的使用方法

put(K key, V value)：將指定的值與指定的鍵關聯(lián)。

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)：返回指定鍵所映射的值。

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 對應的 value，key 不存在，返回默認值

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 的不重復集合，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 的可重復集合 ，用 Collection 容器接

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 映射關系

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： 

1. Map是一個接口，不能直接實例化對象，如果要實例化對象只能實例化其實現類TreeMap或者HashMap
2. Map中存放鍵值對的Key是唯一的，value是可以重復的
3. 在TreeMap中插入鍵值對時，key不能為空，否則就會拋NullPointerException異常，value可以為空。但是HashMap的key和value都可以為空。
4. Map中的Key可以全部分離出來，存儲到Set中來進行訪問(因為Key不能重復)。
5.  Map中的value可以全部分離出來，存儲在Collection的任何一個子集合中(value可能有重復)。
6. Map中鍵值對的Key不能直接修改，value可以修改，如果要修改key，只能先將該key刪除掉，然后再來進行重新插入。

Set接口的性質

在Java中，Set接口是一個用于存儲唯一元素的集合，它也是Java Collections Framework的一部分。Set接口的主要特點包括：

1. 唯一性：Set中不允許重復的元素，這意味著集合中的每個元素都是唯一的。如果試圖添加重復元素，操作將被拒絕，集合的狀態(tài)不會改變。

2. 無序性：Set通常不保證元素的順序。尤其是使用HashSet時，元素的存儲順序是隨機的。而LinkedHashSet可以維護元素的插入順序，TreeSet則會按自然順序或自定義的比較器進行排序。

3. 實現類：Java提供了多種Set接口的實現，包括：

   • HashSet：基于哈希表的實現，允許null元素，查找速度快，但不保證元素的順序。
   • LinkedHashSet：結合了哈希表和鏈表的特性，保持元素的插入順序。
   • TreeSet：基于紅黑樹的實現，按升序排序元素，不允許null值。

4. 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，則返回false。
   • remove(Object o)：移除指定元素。
   • contains(Object o)：檢查集合中是否包含指定元素。
   • size()：返回集合中元素的數量。
   • clear()：移除集合中的所有元素。
   • iterator()：返回一個迭代器，用于遍歷集合中的元素。

5. 應用場景：Set常用于需要存儲不重復元素的場景，比如去重、集合運算（如交集、并集和差集）等。

總之，Set接口是Java中重要的數據結構，適合用于處理唯一性要求的數據集合，具有高效的存儲和檢索特性。

Set接口的使用方法

set 接口中的方法和 Map 接口中的常見方法大差不差，就不一 一介紹了。

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，則插入，返回ture
   // 如果key存在，返回false
   boolean 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，拋出空指針異常
   //s.add(null);
   // contains(key): 如果key存在，返回true，否則返回false
   System.out.println(s.contains("apple"));
   System.out.println(s.contains("watermelen"));
   // remove(key): key存在，刪除成功返回true
   //             key不存在，刪除失敗返回false
   //             key為空，拋出空指針異常
   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();
}

以上就是一文詳解Java中Map和Set接口的使用方法的詳細內容，更多關于Java Map和Set使用方法的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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