java-Map

每日一言

正因为没有翅膀，人们才会寻找飞翔的方法。

——《排球少年》

HashMap

HashMap 类位于 java.util 包中，使用前需要引入：

import java.util.HashMap; // 引入 HashMap 类

创建一个HashMap，我们需要传入key和value的数据类型：

HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();

• HashMap中依旧需要使用包装类

创参数

1. initialCapacity(初始容量)：

   • 含义：指定HashMap内部哈希表(数组)的初始大小
   • 目的 : 如果预先知道大概要存储多少个键值对，设置一个合适的初始容量可以减少 HashMap 在后续添加元素时进行扩容（resize/rehash）的次数。扩容操作是比较耗时的，因为它需要创建一个更大的数组，并将所有现有元素重新计算哈希和位置放入新数组。
   • 默认值：可以不指定，默认为16
   • 注意事项：HashMap的实际容量是2的幂次方。如果你提供的 initialCapacity 不是2的幂，HashMap会将其调整为大于等于你提供的值的最小的2的幂次方。

2. loadFactor(加载因子)：

   • 含义：一个介于0.0 到 1.0 之间的浮点数，它决定了HashMap在其容量达到多大比例时进行扩容。

   • 目的 : 控制空间利用率和查找时间之间的平衡。

     • 较高的加载因子 （例如 0.9）：意味着 HashMap 会等到内部数组填充得更满时才扩容。这可以节省空间，但会增加哈希冲突的可能性，从而可能降低查找、插入、删除的平均性能（因为链表或红黑树会更长/更深）。
     • 较低的加载因子 （例如 0.5）：意味着 HashMap 在内部数组还比较空的时候就会扩容。这会占用更多空间（因为数组更大），但能减少哈希冲突，从而可能提高平均性能。

   • 默认值 : 如果不指定，默认为 0.75f。这个值通常在时间和空间成本之间提供了一个较好的折衷。

   • 计算扩容阈值：扩容发送在HashMap中的元素超过 capacity*loadFactor 时。

常用方法

添加键值对

// 2. 添加键值对 (put)
studentScores.put("Alice", 95);
studentScores.put("Bob", 88);
studentScores.put("Charlie", 92);
studentScores.put("David", 76);

// 如果键已存在，put 会覆盖旧值，并返回旧值
Integer oldScoreBob = studentScores.put("Bob", 90); // Bob's score updated to 90
System.out.println("Bob's old score: " + oldScoreBob); // 输出: Bob's old score: 88
System.out.println("Current map: " + studentScores); // 输出: Current map: {David=76, Alice=95, Bob=90, Charlie=92} (顺序不保证)

获取值

// 3. 获取值 (get)
Integer aliceScore = studentScores.get("Alice");
System.out.println("Alice's score: " + aliceScore); // 输出: Alice's score: 95

// 如果键不存在，get 返回 null
Integer frankScore = studentScores.get("Frank");
System.out.println("Frank's score: " + frankScore); // 输出: Frank's score: null

检查键或值是否存在

// 4. 检查键或值是否存在 (containsKey / containsValue)
boolean hasAlice = studentScores.containsKey("Alice");
System.out.println("Contains key 'Alice'? " + hasAlice); // 输出: Contains key 'Alice'? true

boolean hasScore100 = studentScores.containsValue(100);
System.out.println("Contains value 100? " + hasScore100); // 输出: Contains value 100? false

删除键值对

// 5. 删除键值对 (remove)
Integer removedScore = studentScores.remove("David"); // 返回删除键的值
System.out.println("Removed David's score: " + removedScore); // 输出: Removed David's score: 76
System.out.println("Map after removing David: " + studentScores); // 输出: Map after removing David: {Alice=95, Bob=90, Charlie=92}

获取Map大小

// 6. 获取 Map 大小 (size)
int size = studentScores.size();
System.out.println("Map size: " + size); // 输出: Map size: 3

检查是否为空

// 7. 检查是否为空 (isEmpty)
boolean isEmpty = studentScores.isEmpty();
System.out.println("Is map empty? " + isEmpty); // 输出: Is map empty? false

遍历Map

keySet()

keySet() 方法返回一个 Set<K> 其中K是HashMap中键的类型。这个Set<>包含HashMap中当前存储的所有键。

关键特性：

• 视图（View）：返回的Set是HashMap 的一个视图，而不是一个独立的副本。
  • 对map的更改会反应在Set中。
  • 对Set的更改(仅限删除)会反应在Map中。
  • 不支持添加：尝试添加会抛出异常。
• 无序(对于HashMap)：Set中的键不保证任何特定的顺序，如果你需要有序的键集合， 应该使用 LinkedHashMap或 TreeMap。

使用keySet()遍历Map的方法如下：

// 输出 key 和 value
for (Integer i : Sites.keySet()) {
    System.out.println("key: " + i + " value: " + Sites.get(i));
}

values()

HashMap的values()方法返回一个 java.util.Collection<V> ，其中V是Map中Value的类型。这个Collection 包含当前所存储的所有值。

关键特性：

• 返回类型是一个实现了Collection接口的实例，而不是具体的List或Set.
  • 可能包含重复值
  • 通常无序
• 视图：
  • 对Map的修改会反映在Collection中。
  • 对Collection的更改（仅限删除）会反映在Map中，会删除所有对应值的键。
  • 不支持添加。

返回所有value的值：

// 输出 key 和 value
for (Integer i : Sites.keySet()) {
    System.out.println("key: " + i + " value: " + Sites.get(i));
}

HashMap常用方法

方法	描述
clear()	删除 hashMap 中的所有键/值对
clone()	复制一份 hashMap
isEmpty()	判断 hashMap 是否为空
size()	计算 hashMap 中键/值对的数量
put()	将键/值对添加到 hashMap 中
putAll()	将所有键/值对添加到 hashMap 中
putIfAbsent()	如果 hashMap 中不存在指定的键，则将指定的键/值对插入到 hashMap 中。
remove()	删除 hashMap 中指定键 key 的映射关系
containsKey()	检查 hashMap 中是否存在指定的 key 对应的映射关系。
containsValue()	检查 hashMap 中是否存在指定的 value 对应的映射关系。
replace()	替换 hashMap 中是指定的 key 对应的 value。
replaceAll()	将 hashMap 中的所有映射关系替换成给定的函数所执行的结果。
get()	获取指定 key 对应对 value
getOrDefault()	获取指定 key 对应对 value，如果找不到 key ，则返回设置的默认值
forEach()	对 hashMap 中的每个映射执行指定的操作。
entrySet()	返回 hashMap 中所有映射项的集合集合视图。
keySet()	返回 hashMap 中所有 key 组成的集合视图。
values()	返回 hashMap 中存在的所有 value 值。
merge()	添加键值对到 hashMap 中
compute()	对 hashMap 中指定 key 的值进行重新计算
computeIfAbsent()	对 hashMap 中指定 key 的值进行重新计算，如果不存在这个 key，则添加到 hashMap 中
computeIfPresent()	对 hashMap 中指定 key 的值进行重新计算，前提是该 key 存在于 hashMap 中。

LinkedHashMap

LinkedHashMap = HashMap + 维护插入顺序的双向链表

在使用区别上，LinkedHashMap可以以插入顺序遍历Map。使用方法与HashMap一致。

TreeMap

TreeMap是 Java 集合框架中 Map接口的另一个重要实现。它的核心特点是能够 根据键（Key）的顺序来存储和访问键值对 。

• 它保证了 Map 中的条目（Entries）总是按照键的 自然顺序 （natural ordering）或者在创建 Map 时提供的 Comparator进行排序。
• 不允许null键，而允许null值

TreeMap也实现了Map接口，所以对于Map部分的操作方法与HashMap一致。

此外还实现了SortedMap和NavigableMap接口，这些部分这里不再深入，可以自行去了解。