java map set 详解 java set与map

一. Map和Set的概念

1.什么是Map和Set ？

Map和set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和Set在Java标准库中的四种对应的类：TreeMap，TreeSet和HashMap，HashSet，其在实现过程中具体体现为 二叉搜索树 和 哈希表 ！

我们可以回顾一下我们已经掌握的常见的搜索方式有：

1. 直接遍历，时间复杂度为O(N)，元素如果比较多效率会非常慢；
2. 二分查找，时间复杂度为$O(log_2N)$,但搜索前必须要求序列是有序的。

上述排序比较适合静态类型的查找，即一般不会对区间进行插入和删除操作了，而现实中的查找比如：

1. 根据姓名查询考试成绩；
2. 通讯录，即根据姓名查询联系方式；
3. 不重复集合，即需要先搜索关键字是否已经在集合中。

而且我们可能在查找时需要进行一些插入和删除的操作，即实现动态查找，那上述两种方式就不太适合了，本文介绍的Map和Set是一种适合动态查找的集合容器。

2.模型定义

一般把搜索的数据称为关键字(Key)，关键字对应的称为值（Value），我们将其称之为Key-value的键值对，所以模型会有两种：

1. 纯 key 模型，比如：
   有一个英文词典，快速查找一个单词是否在词典中；
   快速查找某个名字在不在通讯录中。
2. Key-Value 模型，比如：
   统计文件中每个单词出现的次数，统计结果是每个单词都有与其对应的次数：<单词，单词出
   现的次数>；
   梁山好汉的江湖绰号：每个好汉都有自己的江湖绰号。

而Map中存储的就是key-value的键值对，Set中只存储了Key。这里我们需要注意的是：

1. 关键字Key是不允许出现重复的；
2. 键值对key-value是根据key来找value，知道key值可以确定唯一的value。

所以在选择使用Map和Set哪种数据结构时，如果我们只是需要判断key是否存在，使用Set数据结构即可；如果是需要根据key的值来查找value的内容，就需要使用Map数据结构！

二.Map和Set的使用

Map 和 Set 的用法大同小异，主要的差别是这两种结构的底层实现是完全不同的！

Map的使用

1.关于Map的说明

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

2.关于Map.Entry<K, V>的说明

Map.Entry<K, V> 是Map内部实现的用来存放<key, value>键值对映射关系的内部类，该内部类中主要提供了<key, value>的获取，value的设置以及Key的比较方式。

注意：Map.Entry<K,V>并没有提供设置Key的方法。3.Map的常用方法说明

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；
2. Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的；
3. 在Map中插入键值对时，key不能为空，否则就会抛NullPointerException异常，但是value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；
7. TreeMap和HashMap的区别：

代码演示：

public class testMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String ,String> map = new HashMap<>();
        // 1. 使用 put 方法插入键值对
        map.put("及时雨", "宋江");
        map.put("黑旋风", "李逵");
        map.put("行者", "武松");
        map.put("及时雨", "宋公明");
        System.out.println(map);
    }
}

运行结果：

根据运行结果能发现：

1. Map 内部的元素之间的先后顺序和插入顺序关系不大~
2. 当 put 的时候发现 key 已经存在, 此时就会覆盖原有的 value~

public class testMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String ,String> map = new HashMap<>();
        // 1. 使用 put 方法插入键值对
        map.put("及时雨", "宋江");
        map.put("黑旋风", "李逵");
        map.put("行者", "武松");
        map.put("及时雨", "宋公明");
        System.out.println(map);
        //2.使用get方法，根据key值获取value
        String value1 = map.get("行者");
        String value2 = map.get("小李广");
        System.out.println(value1 +"  "+ value2);
    }
}

运行结果：

根据运行结果能发现：

1. 如果key值不存在，get方法返回的是null。

public class testMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String ,String> map = new HashMap<>();
        // 1. 使用 put 方法插入键值对
        map.put("及时雨", "宋江");
        map.put("黑旋风", "李逵");
        map.put("行者", "武松");
        map.put("及时雨", "宋公明");
        map.put("小李广", "花荣本荣");
        System.out.println(map);
        //3.使用getOrDefault方法，根据key值获取value，如果key不存在，返回默认值
        String value3 = map.getOrDefault("小李广","花荣（默认值）");
        String value4 = map.getOrDefault("豹子头"," 林冲（默认值）");
        System.out.println(value3+" "+value4);
    }
}

运行结果：

根据运行结果能发现：

1. 我们还可以使用 getOrDefault 来根据 key 获取 value，如果 key 不存在, getOrDefault
   返回一个默认值。

public class testMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String ,String> map = new HashMap<>();
        // 1. 使用 put 方法插入键值对
        map.put("及时雨", "宋江");
        map.put("黑旋风", "李逵");
        map.put("行者", "武松");
        map.put("及时雨", "宋公明");
        map.put("小李广", "花荣本荣");
        System.out.println(map);
        // 4. 使用 isEmpty 判定空
        System.out.println("判断Map是否为空？："+map.isEmpty());
        // 5. 使用 size 获取到键值对的个数
        System.out.println("获取Map的大小："+map.size());
        // 6. 使用 clear 清空所有的键值对
        map.clear();
        System.out.println("使用clear()后判断Map是否为空？："+map.isEmpty());
        System.out.println("使用clear()后获取Map的大小："+map.size());
    }
}

运行结果：

根据运行结果能发现：

1. 使用 size ()函数，获取到的Map的大小是键值对的个数！

map.entrySet( ): 这个函数的作用是，把Map这样的键值对结构进行了转换，转换成了一个Set，Set里面的每一个元素都是一个Entey（相当于Set的key），每一个Entry里面又包含了key和value~~

public class testMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String ,String> map = new HashMap<>();
        // 1. 使用 put 方法插入键值对
        map.put("及时雨", "宋江");
        map.put("黑旋风", "李逵");
        map.put("行者", "武松");
        map.put("及时雨", "宋公明");
        map.put("小李广", "花荣本荣");
        System.out.println(map);

         //7. 遍历 Map (Map 设计出来不是为了遍历!!)
           // 遍历 Map 是比较复杂的, 需要把 Map 转换成 Set 再遍历
        System.out.println("遍历Map，将键值对打印输出：");
        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
         //8. 还可以单独的获取到所有的 key 和所有的 value
        System.out.println("打印输出所有的key：");
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.print(key+" ");
        }
        System.out.println("\n"+"打印输出所有的value:");
        for (String value : map.values()) {
            System.out.print(value+" ");
        }
    }
}

运行结果：

注意：

1. keySet( ) 方法是把所有的key值单独存储在Set结构中，而values( )方法是把所有的value值放到Collection结构中，这么，这么做的原因是：key值是不允许重复的，value值是可以重复的。
2. 需要强调的是entrySet( )，keySet( )，values( )方法是非常低效的方法，我们谨慎使用，尤其是在Map本身元素非常多的情况下~~

Set的使用

1.关于Set的说明

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。

2.Set的常用方法说明

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. Set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. Set中不能插入值为null 的key。；
8. TreeSet和HashSet的区别：

代码演示

public class testSet {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // 1. 使用 add 插入元素
        set.add("C");
        set.add("C++");
        set.add("C++");
        set.add("Java");
        set.add("Python");
        System.out.println(set);

        //2. 使用 contains 方法判定元素是否存在 [重要]
        boolean ret1 = set.contains("java");
        boolean ret2 = set.contains("Java");
        System.out.println("判断是否包含java："+ret1);
        System.out.println("判断是否包含Java："+ret1);

        // 3. 使用 remove 删除元素
        set.remove("Java");
        System.out.println("删除Java后的Set："+set);

        // 4. 使用 isEmpty 来判定空
        System.out.println("判断Set是否为空："+set.isEmpty());

        // 5. 使用 size 获取元素个数
        System.out.println("获取Set中元素个数："+set.size());

        // 6. 使用 clear 清空元素
        set.clear();
        System.out.println("使用clear()后判断是否为空："+set.isEmpty());
        System.out.println("使用clear()后获取Set中元素个数："+set.size()); 
    }
}

运行结果：

根据运行结果能发现：

1. 如果插入重复的 key, 实际只保存一份，借助 Set 的这个特性, 就可以用于 “去重”。
2. Set结构中的元素可以直接增删查，但是没办法直接修改。

public class testSet {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // 1. 使用 add 插入元素
        set.add("C");
        set.add("C++");
        set.add("C++");
        set.add("Java");
        set.add("Python");
        System.out.println(set);

         // 7. 遍历
         // a) 直接使用 for-each 遍历 [语法糖]
        System.out.println("使用for-each循环遍历：");
        for (String key : set) {
            System.out.print(key+" ");
        }
        //  b) 使用迭代器来遍历
        Iterator<String> it = set.iterator();
        System.out.println("\n"+"使用迭代器循环遍历：");
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next()+" ");
        }
    }
}

运行结果：

根据运行结果能发现：

1. 如果这个类能支持迭代器就可以 for-each。

至此，Map和Set的入门知识就已经写完了，期待一下接下来的搜索树和哈希表吧！！！