Map表查找

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概念

Map 是 Java 中用于存储键值对的接口，它允许我们通过键来快速查找对应的值。在实际应用中，Map 提供了一种非常便捷的方式来组织和访问数据，常用于表示映射关系、计数、缓存等场景。

Map

Map体现的结构是一个多行两列的表格,其中左列称为key,右列称为value.

• Map总是成对保存数据,并且总是根据key获取对应的value.因此我们可以将查询的条件作 为key查询对应的结果作为value保存到Map中.
• Map有一个要求:key不允许重复(equals比较的结果)
  java.util.Map接口,是所有Map的顶级接口,规定了Map的相关功能.
  常用实现类:
• java.util.HashMap:称为散列表,使用散列算法实现的Map,当今查询速度最快的数据结构.
• java.util.TreeMap:使用二叉树实现的Map

package map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * java.util.Map接口  查找表
 * Map体现的结构像是一个多行两列的表格，其中左列称为key，右列称为value
 * Map总是成对儿(key-value键值对)保存数据，并且总是根据key获取其对应的value
 *  * 常用实现类:
 * java.util.HashMap:称为散列表，使用散列算法实现的Map，当今查询速度最快的
 *                   数据结构。
 */
public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
        /*
            V put(K k,V v)
            将给定的键值对儿存入Map
            Map有一个要求，即：Key不允许重复(Key的equals比较)
            因此如果使用重复的key存入value，则是替换value操作，此时put方法
            的返回值就是被替换的value。否则返回值为null。
         */
        /*
            注意，如果value的类型是包装类，切记不要用基本类型接收返回值，
            避免因为自动拆箱导致的空指针
         */
        Integer value = map.put("语文",99);
        System.out.println(value);//null
        map.put("数学",98);
        map.put("英语",97);
        map.put("物理",96);
        map.put("化学",98);
        System.out.println(map);

        value = map.put("物理",66);
        System.out.println(value);//96,物理被替换的值
        System.out.println(map);


        /*
            V get(Object key)
            根据给定的key获取对应的value。若给定的key不存在则返回值为null
         */
        value = map.get("语文");
        System.out.println("语文:"+value);

        value = map.get("体育");
        System.out.println("体育:"+value);//null

        int size = map.size();
        System.out.println("size:"+size);
        /*
            V remove(Object key)
            删除给定的key所对应的键值对，返回值为这个key对应的value
         */
        value = map.remove("语文");
        System.out.println(map);
        System.out.println(value);

        /*
            boolean containsKey(Object key)
            判断当前Map是否包含给定的key
            boolean containsValue(Object value)
            判断当前Map是否包含给定的value
         */
        boolean ck = map.containsKey("英语");
        System.out.println("包含key:"+ck);
        boolean cv = map.containsValue(97);
        System.out.println("包含value:"+cv);
    }
}

Map的遍历

Map支持三种遍历方式:

• 遍历所有的key
• 遍历所有的键值对
• 遍历所有的value(相对不常用)

package map;

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 - Map的遍历
 - Map提供了三种遍历方式
 - 1:遍历所有的key
 - 2:遍历每一组键值对
 - 3:遍历所有的value(不常用)
 */
public class MapDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("语文",99);
        map.put("数学",98);
        map.put("英语",97);
        map.put("物理",96);
        map.put("化学",98);
        System.out.println(map);
        /*
            遍历所有的key
            Set keySet()
            将当前Map中所有的key以一个Set集合形式返回。遍历该集合就等同于
            遍历了所有的key
         */
        Set<String> keySet = map.keySet();
        for(String key : keySet){
            System.out.println("key:"+key);
        }

        /*
            遍历每一组键值对
            Set entrySet()
            将当前Map中每一组键值对以一个Entry实例形式存入Set集合后返回。
            java.util.Map.Entry
            Entry的每一个实例用于表示Map中的一组键值对，其中有两个常用方法:
            getKey()和getValue()
         */
        Set<Map.Entry<String,Integer>> entrySet = map.entrySet();
        for(Map.Entry<String,Integer> e : entrySet){
            String key = e.getKey();
            Integer value = e.getValue();
            System.out.println(key+":"+value);
        }
        /*
            JDK8之后集合框架支持了使用lambda表达式遍历。因此Map和Collection都
            提供了foreach方法，通过lambda表达式遍历元素。
         */
        map.forEach(
             (k,v)-> System.out.println(k+":"+v)
        );


        /*
            遍历所有的value
            Collection values()
            将当前Map中所有的value以一个集合形式返回
         */
        Collection<Integer> values = map.values();
//        for(Integer i : values){
//            System.out.println("value:"+i);
//        }
        /*
            集合在使用foreach遍历时并不要求过程中不能通过集合的方法增删元素。
            而之前的迭代器则有此要求，否则可能在遍历过程中抛出异常。
         */
        values.forEach(
                i -> System.out.println("value:"+i)
        );
    }
}

常见的 Map 实现类

Java 提供了多种 Map 的实现类，每种实现类都有其特点和适用场景。以下是其中一些常见的 Map 实现类：

1.HashMap：

基于哈希表实现，具有快速的查找性能，但不保证顺序。

• 特点：基于哈希表实现，具有快速的查找性能。
• 适用场景：适用于大多数情况下的键值对存储和检索，不关心顺序。
• 注意事项：允许键和值为null，不同步，不保证遍历顺序。

Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("Alice", 25);
hashMap.put("Bob", 30);
hashMap.put("Cathy", 28);

// 遍历HashMap
for (Map.Entry<String, Integer> entry : hashMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}

在这个例子中，我们使用HashMap存储了人名和对应的年龄，HashMap提供了快速的查找性能，适用于一般的键值对存储和检索场景。

2.TreeMap：

基于红黑树实现，可以按照键的自然顺序或者自定义顺序进行排序。

• 特点：基于红黑树实现，可以按照键的自然顺序或者自定义顺序进行排序。
• 适用场景：需要按照键的顺序进行遍历或查找的场景。
• 注意事项：不允许键为null，但值可以为null；性能比HashMap略低；提供了一些额外的操作（如firstKey、lastKey等）。

Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("Apple", 10);
treeMap.put("Banana", 5);
treeMap.put("Orange", 8);

// 遍历TreeMap
for (String key : treeMap.keySet()) {
    System.out.println(key + ": " + treeMap.get(key));
}

在上面的示例中，我们使用TreeMap按照水果名称的字典顺序进行存储，适用于需要按照键的顺序进行遍历或查找的场景。

3.LinkedHashMap：

基于哈希表和双向链表实现，保持插入顺序或者访问顺序。

• 特点：基于哈希表和双向链表实现，可以保持插入顺序或者访问顺序（LRU缓存）。
• 适用场景：需要保持插入顺序或访问顺序的场景，例如LRU缓存。
• 注意事项：允许键和值为null；遍历时性能略低于HashMap。

Map<String, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
linkedHashMap.put("Monday", "Work");
linkedHashMap.put("Tuesday", "Gym");
linkedHashMap.put("Wednesday", "Meeting");

// 遍历LinkedHashMap
for (Map.Entry<String, String> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}

在这个例子中，我们使用LinkedHashMap存储了星期和对应的活动，LinkedHashMap可以保持插入顺序，适用于需要保持插入顺序或访问顺序的场景。

4.ConcurrentHashMap：

线程安全的 HashMap 实现，适用于并发环境下的操作。

• 特点：线程安全的HashMap实现，使用分段锁来提高并发性能。
• 适用场景：并发环境下对Map进行操作的场景。
• 注意事项：允许一定程度的并发更新，迭代器是弱一致性的；允许null值，但不允许null键。

Map<String, Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
concurrentHashMap.put("Java", 10);
concurrentHashMap.put("Python", 8);
concurrentHashMap.put("C++", 6);

// 遍历ConcurrentHashMap
concurrentHashMap.forEach((key, value) -> System.out.println(key + ": " + value));

在这个示例中，我们使用ConcurrentHashMap在并发环境下安全地存储和访问键值对，适用于需要在并发环境下进行操作的场景。

5.EnumMap：

键为枚举类型的特殊 Map 实现。

• 特点：键为枚举类型的特殊Map实现。
• 适用场景：适用于键是枚举类型的情况，提供了高效的实现。
• 注意事项：不允许null键，但允许null值；内部以数组形式存储，性能较高。

enum Day { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY }

Map<Day, String> enumMap = new EnumMap<>(Day.class);
enumMap.put(Day.MONDAY, "First day of the week");
enumMap.put(Day.TUESDAY, "Second day of the week");

// 遍历EnumMap
for (Map.Entry<Day, String> entry : enumMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}

在这个例子中，我们使用EnumMap来存储一周的工作日和对应的描述，EnumMap适用于键是枚举类型的情况，并且提供了高效的实现。

总结

java.util.Map 查找表
特点:体现的结构是一个多行两列的表格，其中左列称为key，右列称为value。

Map中的key不允许重复。判定重复的标准是根据key的equals方法判定的。

常用的实现类:java.util.HashMap 散列表

使用场景和注意事项

• 当需要快速查找键值对，并不关心顺序时，可以选择使用 HashMap。

• 需要按照键的顺序进行遍历或查找时，可以选择使用 TreeMap 或 LinkedHashMap。

• 在并发环境下进行操作时，应选择 ConcurrentHashMap 来确保线程安全。
  在使用 Map 时，需要注意以下几点：

• 键和值都可以为 null，但需要注意空指针异常的情况。

• 尽量避免频繁的扩容操作，可以在初始化时指定初始容量和负载因子来提高性能。

常用方法:
V put(K k,V v):向Map中添加一组键值对,使用重复的key存入新的value时，那么就是替换value操作。此时put方法 返回值为被替换的value。否则返回值为null。

V get(K k):根据给定的key获取对应的value。如果给定的key不存在则返回值为null

V remove(K k):根据给定key从Map中删除对应的键值对，返回值为该key对应的value。

int size():返回当前Map中的元素个数

void clear():清空Map

boolean containsKey(Object key):判断当前的Map是否包含给定的key

boolean containsValue(Object value):判断当前Map是否包含给定的value

Set keySet():遍历key使用的方法，将当前Map中所有的key以一个Set集合形式返回

Set entrySet():遍历每一组键值对的方法，将当前Map中每一组键值对(Entry实例)以一个Set集合形式返回

Collection values():遍历所有value使用的方法，将当前Map中所有的value以一个集合形式返回

forEach():基于lambda表达式遍历Map