Map接口 及其 实现类(HashMap, TreeMap)

目录

一. Map 接口

(一). Map接口基本介绍

 (二). Map接口中的方法及其使用

1. 添加元素

2. 删除元素

3. 遍历元素

4. 判断

二. HashMap 类

(一). HashMap 基本介绍

(二). HashMap 的存储方式

(三). HashMap 中的方法及其使用 

三. TreeMap 类

(一). TreeMap基本介绍

(二) Comparable 和 Comparator

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一. Map 接口

(一). Map接口基本介绍

(1) Map 是Java集合框架中Collection的一个子接口.

(2) Map 用于存放键值对.

(3) Map 接口 本身不保证元素有序, 但是其实现类(TreeMap)保证元素有序.

(4) Map 不允许有重复的键, 但是允许有重复的值.

(3) Map 的两个最常用的的实现类是 HashMap 和 TreeMap.

(4) Map 是一个接口, 不能实例化对象, 我们在使用List创建对象的时候要用它的实现类来创建.

 (二). Map接口中的方法及其使用

上面是Map接口的所有方法, 如果有详细了解的需要, 大家可以自行查阅官方文档. 在这里我们纸条一些常用的方法进行演示~

首先我们需要创建一个Map集合, 假设我们的Map中存放的是 <String, String> 键值对.

1. 添加元素

添加元素使用 put() 方法.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class demo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();//1. 添加元素map.put("苹果","apple");map.put("香蕉","banana");map.put("梨","pear");System.out.println(map);}
}

 

2. 删除元素

删除元素时, 调用remove()方法, 输入键值, 会把这个键值对一并删掉.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class demo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();//1. 添加元素map.put("苹果","apple");map.put("香蕉","banana");map.put("梨","pear");System.out.println(map);//2. 删除元素map.remove("香蕉");System.out.println(map);}
}

3. 遍历元素

(1) 使用 keySet() 遍历

 keySet()方法 返回一个Set集合, 里面存放的是map中全部key值.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class demo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();map.put("苹果","apple");map.put("香蕉","banana");map.put("梨","pear");Set<String> keySet = map.keySet();for (String key: keySet) {  //for-each 遍历System.out.println(key + map.get(key));}}
}

 

(2) 使用 entrySet() 遍历 

entrySet()方法 返回一个Set集合, 里面存放的是map中所有的Entry对象. (一个Entry对象就是一个键值对, 所以这个方法就是返回了map中所有的键值对.)

[注]: 这里是Map中的键值对, 而且键和值都是String类型, 所以我们这里的Entry类型写做: Map.Entry<String, String>. 

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class demo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();map.put("苹果","apple");map.put("香蕉","banana");map.put("梨","pear");Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();for (Map.Entry<String, String> entry: entrySet) {  //for-each遍历System.out.println(entry);}}
}

 

4. 判断

containsKey()方法 用来判断是否包含某一key值.

containsValue()方法 用来判断是否包含某一value值.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class demo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();map.put("苹果","apple");map.put("香蕉","banana");map.put("梨","pear");System.out.println(map);System.out.println(map.containsKey("苹果"));System.out.println(map.containsValue("pear"));System.out.println(map.containsValue("melon"));}
}

 isEmpty() 判断当前map是否为空,  clear() 清空当前map.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class demo {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();map.put("苹果","apple");map.put("香蕉","banana");map.put("梨","pear");System.out.println(map);System.out.println(map.isEmpty());map.clear();System.out.println(map.isEmpty());}
}

二. HashMap 类

(一). HashMap 基本介绍

(1) HashMap 继承于 Map接口, 是Java集合框架的一部分.

(2) HashMap 用于存放不重复, 无序的元素.

(3) HashMap 底层使用哈希表来实现.

[注]: 我们可以简单认为: 哈希表 = 数组 + 链表 + 红黑树

 

(二). HashMap 的存储方式

与HashSet类似, HashMap也是基于哈希表实现的, 也就是说, HashMap存储的的类也需要重写equals()方法 和 hashCode() 方法.

HashSet 和 HashMap 不同的是 HashSet存储的是单个的对象, 而HashMap存储的是键值对.

存储元素X时:

先根据hashcode方法计算出一个地址:

• 如果该地址上没有键值对, 直接放在这里;
• 如果该地址上有元素, 调用equals方法比较该元素和元素X是否是同一键值对.

• 如果是同一元素, 则认为是重复的, 不进行存储;
• 如果不是同一元素,则以链表形式存储在该元素后面.

示意图如下: 

 

(三). HashMap 中的方法及其使用 

我们首先定义一个Student类:

import java.util.Objects;public class Student {private String name;private int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;return age == student.age && name.equals(student.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

 

1. 添加元素

import java.util.HashMap;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");System.out.println(hashMap);System.out.println(hashMap.size());}
}

 

import java.util.HashMap;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");System.out.println(hashMap);System.out.println(hashMap.size());hashMap.put(new Student("Bob",22),"1001");System.out.println(hashMap.size());}
}

 

我们这里再创建一个和s1完全相同的对象, 创建键值对 (s1, "1001"), 再尝试往map里面存储. 但是由于我们重写了hashCode()方法 和 equals()方法, 我们这里就判定得到元素重复了, 所以就不能往里再存储了. 

2. 删除元素

删除元素时, 调用remove()方法, 输入键值, 会把这个键值对一并删掉.

import java.util.HashMap;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");System.out.println(hashMap);System.out.println(hashMap.size());hashMap.remove(s2);System.out.println(hashMap);System.out.println(hashMap.size());}
}

 

3. 遍历元素

(1) 使用 keySet() 遍历

 keySet()方法 返回一个Set集合, 里面存放的是map中全部key值.

import java.util.HashMap;
import java.util.Set;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");Set<Student> set = hashMap.keySet();for (Student s: set) {System.out.println(s + hashMap.get(s));}}
}

 

(2) 使用 entrySet() 遍历 

entrySet()方法 返回一个Set集合, 里面存放的是map中所有的Entry对象. (一个Entry对象就是一个键值对, 所以这个方法就是返回了map中所有的键值对.)

[注]: 这里是Map中的键值对, 而且键和值都是String类型, 所以我们这里的Entry类型写做: Map.Entry<String, String>. 

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");Set<Map.Entry<Student,String>> set = hashMap.entrySet();for (Map.Entry<Student,String> entry : set) {System.out.println(entry);}}
}

 

4. 判断

containsKey()方法 用来判断是否包含某一key值.

containsValue()方法 用来判断是否包含某一value值.

import java.util.HashMap;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");System.out.println(hashMap.containsKey(s3)); //判断是否包含s3这个键.System.out.println(hashMap.containsValue("1002"));  //判断是否包含"1002"这个值.}
}

 

 isEmpty() 判断当前map是否为空,  clear() 清空当前map. 

 

import java.util.HashMap;public class demo1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student,String> hashMap = new HashMap<>();Student s1 = new Student("Bob",22);Student s2 = new Student("Anna", 23);Student s3 = new Student("Jack",35);hashMap.put(s1,"1001");hashMap.put(s2,"1002");hashMap.put(s3,"1003");System.out.println(hashMap.isEmpty());hashMap.clear();System.out.println(hashMap.isEmpty());}
}

三. TreeMap 类

(一). TreeMap基本介绍

(1) TreeMap 继承于 Map接口, 是Java集合框架的一部分.

(2) TreeMap 用于存放不重复, 无序的元素.

(3) TreeMap 底层使用红黑树来实现.

(4) TreeMap 实现了SortedMap 接口, 可以实现元素的自动排序.

[注]: 红黑树是一种自平衡的二叉搜索树 (二叉树的特点是任意结点左子树都小于它本身, 任意节点的右子树都大于它本身).

[注]: 这里TreeMap中存放无序元素的 "无序" 指的是不按照添加元素的顺序来存放元素, 但是会根据红黑树来存放和排序其中的元素.

 总的来说, TreeMap 和 TreeSet 的区别就在于 TreeMap 中存放键值对, TreeSet 中存放一个一个的对象.

TreeMap 添加元素, 删除元素, 遍历的方法 和HashMap 完全一样. 这里不再赘述.

(二) Comparable 和 Comparator

由于TreeMap底层也是用红黑树实现的, 所以我们也需要重写比较方法, 制定我们自己的比较规则.

有两种方式:

(1) 实现 Comparable 接口, 重写 Comparable 方法.

(2) 实现 Comparator 接口, 重写Compare 方法.