【数据结构】Map的使用与注意事项

文章目录

概念
模型
Map 的使用
- put() 和 get()
- getOrDefault()
- remove()
- keySet()
- entrySet()
注意事项

概念

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。 以前常见的搜索方式有：

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
二分查找，时间复杂度为 $O (l o g N)$ ，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：

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

可能在查找时进行一些插入和删除的操作，即动态查找，那上述两种方式就不太适合了，本节介绍的 Map 和 Set 是一种适合动态查找的集合容器。

模型

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

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
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 。

Map 的使用

Map 和 Set 主要用于搜索

TreeSet 和 TreeMap 底层就是一颗二叉搜索树==>红黑树

	方法	解释
	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> 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

put() 和 get()

Map<String,String> map = new TreeMap<>();  
map.put("及时雨","松江");  
map.put("齐天大圣","孙悟空");  String val = map.get("齐天大圣");  
String val2 = map.get("孙悟空");  
System.out.println(val);  
System.out.println(val2);/*
运行结果：
孙悟空
null
*/

put 的时候是有顺序的，前面的是 Key ，后面的是 Value
进行 get 的时候是返回 Key 所对应的 Value，而不能返回 Value 所对应的 Key

getOrDefault()

当没有找到 Key 所对应的 Value 值时，会默认输出 null，但默认值可以改

Map<String,String> map = new TreeMap<>();  
map.put("及时雨","松江");  
map.put("齐天大圣","孙悟空");  String val3 = map.getOrDefault("弼马温","没找到啊");  
System.out.println(val3);/*
运行结果：
没找到啊
*/

如果没有“弼马温”这个 Key，就取不到 Value，就给一个默认值“没找到啊”

remove()

就是删除的意思，删除 Key 对应的映射关系

Map<String,String> map = new TreeMap<>();  
map.put("及时雨","松江");  
map.put("齐天大圣","孙悟空");  String val3 = map.remove("齐天大圣");  
System.out.println(val3);String val4 = map.get("齐天大圣");
System.out.println(val4);/*
运行结果：
孙悟空
null
*/

因为这个方法的返回值是 Value，所以还是会打印出“孙悟空”，但之后 Key（齐天大圣）和 Value（孙悟空）之间的映射关系就被删除了，不存在了
所以第二次再 get 这个 Key 的 Value 值就找不到了

keySet()

将所有的 Key 都拿出来，放在一个 Set 集合中

Map<String,String> map = new TreeMap<>();  
map.put("及时雨","松江");  
map.put("齐天大圣","孙悟空");  	
map.put("齐天大圣","弼马温");Set<String> set = map.keySet();  
System.out.println(set);
System.out.println(map.get("齐天大圣"));/*
运行结果：
[及时雨, 齐天大圣]
弼马温
*/

因为 Key 都是 String，所以用一个 String 类型的 Set 进行接收
Key 是不能重复的，如果重复了，就会更新 Key 的值

entrySet()

如果想将 Key 和 Value 的映射关系一起返回，就可以调用 entrySet

Map<String,String> map = new TreeMap<>();  
map.put("及时雨","松江");  
map.put("齐天大圣","孙悟空");  Set<Map.Entry<String,String>> entries = map.entrySet();  
System.out.println(entries);
System.out.println(===============);for (Map.Entry<String,String> entry : entries){  System.out.println(entry);  
}
System.out.println(===============);for (Map.Entry<String,String> entry : entries){  System.out.println("Key:"+entry.getKey()+" Value:"+entry.getValue());  
}/*
运行结果：
[及时雨=松江, 齐天大圣=孙悟空]
===============
及时雨=松江
齐天大圣=孙悟空
===============
Key:及时雨 Value:松江
Key:齐天大圣 Value:孙悟空
*/

在 Entry 里面也可以单独的取出 Key 或者 Value。
Entry 是 Map 接口的内置接口，其内部有
- getKey 方法，用来获取 Key
- getValue 方法，用来获取 Value
- setValue 方法，用来更新 Value

注意事项

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 （搜索树，红黑树）
Map 中存放键值对的 Key 是唯一的，value 是可以重复的
在 TreeMap 中插入键值对时，key 不能为空，否则就会抛 NullPointerException 异常，value 可以为空。但是 HashMap 的 key 和 value 都可以为空。
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)。
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。
往 TreeMap 中存储元素的时候，Key 一定是要可以比较的，因为 Key 的底层是红黑树，要将 Key 按大小顺序排列好。如果你传入一个类的时候，就要注意了

Map 底层结构	TreeMap	HashMap
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度	$O (l o g N)$	$O (1)$
是否有序	关于Key有序	无序
线程安全	不安全	不安全
插入/删除/查找区别	需要进行元素比较	通过哈希函数计算哈希地址
比较与覆写	key必须能够比较，否则会抛出 ClassCastException异常	自定义类型需要覆写equals和 hashCode方法
应用场景	需要Key有序场景下	Key是否有序不关心，需要更高的时间性能