数据结构 Java数据结构 --- Map和Set-优快云博客

本文详细介绍了Java中的Map（包括HashMap和TreeMap）以及Set（HashSet,TreeSet,LinkedHashSet）接口的概念、注意事项、底层实现和应用场景，以及它们在面试题中的运用，为Java开发者提供核心知识点参考。

例:

public static void main(String[] args) {

Map<String,Integer> map = new HashMap<>();

map.put(“a”,3);

map.put(“h”,5);

map.put(“b”,4);

Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();

for (Map.Entry<String,Integer> entry : entrySet){

System.out.println(entry.getKey()+“->”+entry.getValue());

}

1.4 Map的注意事项

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
Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的
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.(HashMap可以)
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。

1.5 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(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 |

2. Set

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2.1 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< E> 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<? extendsE> c) | 将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果 |

例:

public static void main(String[] args) {

Set set = new HashSet<>();

set.add(1);

set.add(2);

set.add(3);

Iterator iterator = set.iterator();

while (iterator.hasNext()){

System.out.println(iterator.next());

}

2.2 Set的注意事项

Set是继承自Collection的一个接口类
Set中只存储了key，并且要求key一定要唯一
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
Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重
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。
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
Set中不能插入null的key

2.3 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(logN) | 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. 面试题练习

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第一题: 只出现一次的数字

LeetCode 136: 只出现一次的数字

描述:

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？

示例 1:

在这里插入图片描述

解题思路:

1. 把数组放入Set集合中.因为Set中key是唯一的.

2. 如果元素不在Set中,就添加元素到Set中.

3. 如果元素在Set中,就删除该元素.

4. 遍历结束,返回Set集合中的内容.

代码实现:

class Solution {

public int singleNumber(int[] nums) {

Set set = new HashSet<>();

for(int val : nums){

if(!set.contains(val)){

set.add(val);//Set中没有val就添加val到set中

}else{

set.remove(val);//set中有val就删除set中的val

}

//遍历结束,返回set中的元素

return set.iterator().next();

}

第二题: 复制带随机指针的链表

LeetCode 138: 复制带随机指针的链表

描述:

给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。

构造这个链表的深拷贝。深拷贝应该正好由 n 个全新节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点。

例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random --> y 。

返回复制链表的头节点。

用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示：

val: 一个表示 Node.val 的整数。

random_index: 随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。

你的代码只接受原链表的头节点 head 作为传入参数。

在这里插入图片描述

解题思路:

第一次遍历链表,将老节点和新节点放入 Map中.

第二次遍历链表,通过get方法得到新老节点来修改新节点的next和random

map.get(cur).next = map.get(cur.next) 链接新节点的next

map.get(cur).random = map.get(cur.random) 链接新节点的random

遍历结束,返回map.get(head)

代码实现:

class Solution {

public Node copyRandomList(Node head) {

Map<Node,Node> map = new HashMap<>();

Node cur = head;

// 第一次遍历

while(cur != null){

Node node = new Node(cur.val,null,null);

map.put(cur,node);//存储新老节点之间的映射

cur = cur.next;

}

cur = head;

// 第二次遍历

while(cur != null){

map.get(cur).next = map.get(cur.next);//修改next

map.get(cur).random = map.get(cur.random);//修改random

cur = cur.next;

}

return map.get(head);//返回新节点的头节点

}

第三题: 宝石与石头

LeetCode 771: 宝石与石头

描述:

给你一个字符串 jewels 代表石头中宝石的类型，另有一个字符串 stones 代表你拥有的石头。 stones 中每个字符代表了一种你拥有的石头的类型，你想知道你拥有的石头中有多少是宝石。

字母区分大小写，因此 “a” 和 “A” 是不同类型的石头。

在这里插入图片描述

解题思路:

遍历字符串jewels将所有字符放入Set集合中.

遍历字符串stones,判断是否字符在Set集合中,如果在就count++;

返回count即可;

代码实现:

class Solution {

public int numJewelsInStones(String jewels, String stones) {

Set set = new HashSet<>();

//遍历jewels 将字符放入到ch中

for (Character ch:jewels.toCharArray()) {

set.add(ch);

}

int count = 0;

//遍历stones 判断set中是否有该字符,如果有就count++

for (Character ch:stones.toCharArray()) {

if(set.contains(ch)) count++;

}

return count;

}

第四题: 坏键盘打字

牛客 : 旧键盘 (20)

描述:

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。

在这里插入图片描述

解题思路:

分别用except和real接收实际输入和应该输入的字符串.

将两个字符串都变成大写.

遍历real字符串,将字符放入set集合中

遍历except字符串,如果字符在set集合中没有就输出,并放入set1集合中.在每次判断的时候多判断一次.字符也不在set1集合中.

代码实现:

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