JAVA-基础-Map和Set

1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：

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
   ,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：
3. 根据姓名查询考试成绩
4. 通讯录，即根据姓名查询联系方式
5. 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
   重要的概念：
   1.一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
6. 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
7. 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。

2.Map

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

2.1Map.Entry

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

方法	解释
K getKey()	返回 entry 中的 key
V getValue()	返回 entry 中的 value
V setValue(V value)	将键值对中的value替换为指定value

2.2Map的常用方法

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

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

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	$O(lo{g}_{2}N)$	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

3.Set

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

3.1Set的常见方法说明

方法	解释
boolean add(E e)	添加元素，但重复元素不会被添加成功
void clear()	清空集合
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在集合中
Iterator iterator()	返回迭代器
boolean remove(Object o)	删除集合中的 o
int size()	返回set中元素的个数
boolean isEmpty()	检测set是否为空，空返回true，否则返回false
Object[] toArray()	将set中的元素转换为数组返回
boolean containsAll(Collection c)	集合c中的元素是否在set中全部存在，是返回true，否则返回false
boolean addAll(Collection c)	将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果

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null的key。
8. TreeSet和HashSet的区别

Set底层结构	TreeSet	HashSet
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度	$ O(log_2N)$	O(1)
是否有序	关于Key有序	不一定有序
线程安全	不安全	不安全
插入/删除/查找区别	按照红黑树的特性来进行插入和删除	1. 先计算key哈希地址 2. 然后进行插入和删除
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equalshashCode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

4 面试题练习

1.只出现一次的数字

题目：
给定一个非空整数数组，除了某个元素只出现一次以外，其余每个元素均出现两次。找出那个只出现了一次的元素。

说明：

你的算法应该具有线性时间复杂度。 你可以不使用额外空间来实现吗？

来源：力扣（LeetCode）
链接：只出现一次的数字
分析：
这个数组中只有一个元素出现了一次，其余元素都出现了2次
因此可以用Set的性质，遍历数组
遇到set中没有的元素就添加到set中，若已有此元素，则删除set中已有的元素
代码示例

class Solution {
     
    public int singleNumber(int[] nums) {
     
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        for(int tmp:nums){
     
            if(!set.contains(tmp)){
     
                set.add(tmp);
            }else{
     
                set.remove(tmp);
            }
        }
        
        int a=0;
        for(int b:set){
     
            a=b;
        }
        return a;
    }
}

2.复制带随机指针的链表

题目：
复制带随机指针的链表
分析
题目给定的是一个头节点，链表给的节点由两个指向，一个指向next而另一个指向random，
想要复制整个链表，需要借助HashMap将每个节点进行村春原节点映射为新的节点，
Map中存储原节点和新节点，每个原节点都对应一个新节点，
通过遍历链表来访问Map将新节点链接起来，即可完成复制
代码示例：

class Solution {
     
    public Node copyRandomList(Node head) {
     
        if(head==null)return null;
        Map<Node,Node> map=new HashMap<>();
        Node cur =head;
        while(cur!=null){
     
            Node subcur=new Node(cur.val);
            map.put(cur,subcur);
            cur=cur.next;
        }
        cur=head;
        while(cur!=null){
     
            map.get(cur).next=map.get(cur.next);
            map.get(cur).random=map.get(cur.random);
            cur=cur.next;
        }
        return map.get(head);

    }
}

3.宝石与石头

题目
宝石与石头
分析：
给定宝石字符串和自己拥有的石头字符串，需要统计出石头字符串中和宝石字符串中相同字符的个数
此题只需要遍历石头字符串，如果当前字符也存在于宝石字符串当中，那么自己含有的宝石数量就+1
利用Set的性质
代码示例

class Solution {
     
    public int numJewelsInStones(String jewels, String stones) {
     
        Set<Character> set=new HashSet<>();
        for(int i=0;i<jewels.length();i++){
     
            char q=jewels.charAt(i);
            set.add(q);
        }
        int count=0;
        for(int i=0;i<stones.length();i++){
     
            char p=stones.charAt(i);
            if(set.contains(p)){
     
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

4.旧键盘打字

题目
旧键盘打字
旧键盘上坏了几个键，于是在敲一段文字的时候，对应的字符就不会出现。现在给出应该输入的一段文字、以及实际被输入的文字，请你列出肯定坏掉的那些键
输入描述:
输入在2行中分别给出应该输入的文字、以及实际被输入的文字。每段文字是不超过80个字符的串，由字母A-Z（包括大、小写）、数字0-9、以及下划线“_”（代表空格）组成。题目保证2个字符串均非空。
输出描述:
按照发现顺序，在一行中输出坏掉的键。其中英文字母只输出大写，每个坏键只输出一次。题目保证至少有1个坏键。
分析
题目指出在打印一段文字时坏掉的字符没有出现，
给定实际输入的文字，列出坏掉的键
利用Set1保存期望输入的键，Set2保存实际输入的键即可
遍历期望输入的键，当实际输入的键中保存了已有的键就将其移除Set1，最终Set1中剩下的键就是坏掉的键
代码示例

import java.util.*;
public class Main {
     
    public static void function(String strExc,String strAct){
     
        //
        HashSet<Character> setAct = new HashSet<>();
        for(char ch : strAct.toUpperCase().toCharArray()) {
     
            setAct.add(ch);
        }
        
        HashSet<Character> setBroken = new HashSet<>();
        HashSet<Character> set = new HashSet<>();
        //setAct就存储了 我实际输入的数据
        //遍历strExc 看哪个键不在setAct集合当中
        for(char ch : strExc.toUpperCase().toCharArray()) {
     
              if(!setAct.contains(ch)&&!set.contains(ch)  ) {
     
                  //1、把他放到集合  2、
                  set.add(ch);
                  System.out.print(ch);
              }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
     
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        String strExc = scan.nextLine();//期望输入的
        String strAct = scan.nextLine();//实际输入的
        function(strExc,strAct);
    }
}