数据结构之Map&Set

文章目录

• 一、概念、场景及模型
• 二、Map的使用
  • 1.关于Map的说明
  • 2.关于Map.Entry的说明
  • 3.Map的常用方法
  • 4.Map的遍历方式
  • 5.试题案例
• 三、Set的使用
  • 1.关于Set的说明
  • 2.试题案例

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  一、概念、场景及模型

Map 和 set是一种专门用来进行搜索的容器或者数据结构， Map 和 Set是一种适合动态查找的集合容器。TreeMap和TreeSet集合背后的数据结构就是搜索树，红黑树。其中TreeSet底层就是一个TreeMap。

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：

1. 纯 key 模型

2. Key-Value 模型

而 Map 中存储的就是 key-value 的键值对， Set 中只存储了 Key 。

二、Map的使用

Map的官方文档：Map (Java Platform SE 8 )https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Map.html1.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 结构的键值对，并且 K 一定是唯一的，不 能重复，因为底层是二叉搜索树 。

2.关于Map.Entry的说明

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	说明
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

注意： Map.Entry 并没有提供设置 Key 的方法

3.Map的常用方法

方法	说明
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. 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 ) 。

4. 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 ) 。

5. 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。

6. TreeMap 和 HashMap 的区别

Map	TreeMap	HashMap
底层结构	红黑树	哈希桶
插入 / 删除 / 查找时间 复杂度	O(logN)	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

4.Map的遍历方式

使用最多也最简单的是for循序遍历:

           HashMap map = new HashMap<>();
           map.put(1,1);
           map.put(2,2);
            int[] arr = new int[2];
            int k = 0;
            for (Map.Entry entry:map.entrySet()) {
                arr[k++] = entry.getKey();
            }
         

其实还有使用迭代遍历map、使用keySet迭代遍历map、使用entrySet遍历map这几种方式，但是觉得使用比较麻烦，直接使用for循环比较方便。 

5.试题案例

统计10W个数据当中，每个数据出现的次数以及对应的关系。

 public static void func3(int[] array) {
        HashMap map = new HashMap<>();
        //1、遍历原来的数据，统计每个数据出现的次数
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int key = array[i];
            if(map.get(key) == null) {
                map.put(key,1);
            }else {
                int val = map.get(key);//key出现的 次数
                map.put(key,val+1);
            }
        }
        for (Map.Entry entry: map.entrySet()) {
            System.out.println("key: "+entry.getKey()+" 出现了："+entry.getValue()+"次！");
        }
    }

三、Set的使用

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。

Set的官方文档：Set (Java Platform SE 8 )https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Set.html1.关于Set的常见方法

方法	说明
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,而Map则可以插入空的key 。

2.试题案例

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。

 public int singleNumber(int[] nums) {
            HashSet set = new HashSet<>();
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                if (!set.contains(nums[i])){
                    set.add(nums[i]);
                }else {
                    set.remove(nums[i]);
                }
            }
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                if (set.contains(nums[i])){
                    return nums[i];
                }
            }
            return -1;
        }