Map 接口的核心 API

一、Map 的核心 API

1. 添加元素

• V put(K key, V value)：将指定的键值对添加到映射中。如果键已存在，则替换旧值并返回旧值；否则返回 null。

• void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)：将指定映射中的所有键值对添加到当前映射中。

示例：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Cherry", 3);
System.out.println(map); // 输出: {Apple=1, Banana=2, Cherry=3}

Map<String, Integer> anotherMap = new HashMap<>();
anotherMap.put("Orange", 4);
anotherMap.put("Mango", 5);
map.putAll(anotherMap);
System.out.println(map); // 输出: {Apple=1, Banana=2, Cherry=3, Orange=4, Mango=5}

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2. 删除元素

• V remove(Object key)：移除指定键对应的键值对，并返回对应的值；如果键不存在，则返回 null。

• boolean remove(Object key, Object value)：仅当指定键和值都匹配时，移除键值对。

• void clear()：清空映射中的所有键值对。

示例：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Cherry", 3);

map.remove("Banana");
System.out.println(map); // 输出: {Apple=1, Cherry=3}

map.remove("Apple", 2); // 键值不匹配，不会移除
System.out.println(map); // 输出: {Apple=1, Cherry=3}

map.clear();
System.out.println(map); // 输出: {}

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3. 查询元素

• V get(Object key)：返回指定键对应的值；如果键不存在，则返回 null。

• boolean containsKey(Object key)：判断映射是否包含指定键。

• boolean containsValue(Object value)：判断映射是否包含指定值。

• boolean isEmpty()：判断映射是否为空。

• int size()：返回映射中的键值对数量。

示例：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Cherry", 3);

System.out.println(map.get("Banana")); // 输出: 2
System.out.println(map.containsKey("Apple")); // 输出: true
System.out.println(map.containsValue(4)); // 输出: false
System.out.println(map.isEmpty()); // 输出: false
System.out.println(map.size()); // 输出: 3

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4. 遍历元素

• Set<K> keySet()：返回映射中所有键的集合。

• Collection<V> values()：返回映射中所有值的集合。

• Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()：返回映射中所有键值对的集合。

示例：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Cherry", 3);

// 遍历键
for (String key : map.keySet()) {
    System.out.println("Key: " + key);
}

// 遍历值
for (Integer value : map.values()) {
    System.out.println("Value: " + value);
}

// 遍历键值对
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
    System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
}

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5. 替换元素

• V replace(K key, V value)：替换指定键对应的值（如果键存在）。

• boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)：仅当指定键和旧值都匹配时，替换为新值。

示例：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);

map.replace("Banana", 3);
System.out.println(map); // 输出: {Apple=1, Banana=3}

map.replace("Apple", 1, 4);
System.out.println(map); // 输出: {Apple=4, Banana=3}

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6. 其他方法

• boolean equals(Object o)：判断映射是否与指定对象相等。

• int hashCode()：返回映射的哈希码值。

示例：

Map<String, Integer> map1 = new HashMap<>();
map1.put("Apple", 1);
map1.put("Banana", 2);

Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
map2.put("Banana", 2);
map2.put("Apple", 1);

System.out.println(map1.equals(map2)); // 输出: true
System.out.println(map1.hashCode() == map2.hashCode()); // 输出: true

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二、Map 的实现类

1. HashMap

• 特点：

  • 基于哈希表实现，键值对无序。

  • 允许 null 键和 null 值。

  • 插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O(1)。

• 示例：

  Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
  hashMap.put("Apple", 1);
  hashMap.put("Banana", 2);
  System.out.println(hashMap); // 输出: {Apple=1, Banana=2}

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2. LinkedHashMap

• 特点：

  • 基于哈希表和链表实现，键值对按插入顺序排序。

  • 允许 null 键和 null 值。

  • 插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O(1)。

• 示例：

  Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
  linkedHashMap.put("Apple", 1);
  linkedHashMap.put("Banana", 2);
  linkedHashMap.put("Cherry", 3);
  System.out.println(linkedHashMap); // 输出: {Apple=1, Banana=2, Cherry=3}

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3. TreeMap

• 特点：

  • 基于红黑树实现，键值对按自然顺序或指定比较器排序。

  • 不允许 null 键（但允许 null 值）。

  • 插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O(log n)。

• 示例：

  Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
  treeMap.put("Banana", 2);
  treeMap.put("Apple", 1);
  treeMap.put("Cherry", 3);
  System.out.println(treeMap); // 输出: {Apple=1, Banana=2, Cherry=3}

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三、Map 的常见问题

1. 如何保证键的唯一性？

• HashMap 和 LinkedHashMap 通过 equals() 和 hashCode() 方法判断键是否重复。

• TreeMap 通过 compareTo() 或 Comparator 判断键是否重复。

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2. 如何选择 Map 的实现类？

• 如果需要快速查找且不关心顺序，使用 HashMap。

• 如果需要按插入顺序排序，使用 LinkedHashMap。

• 如果需要按自然顺序或自定义顺序排序，使用 TreeMap。

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四、总结

方法	说明
put(K key, V value)	添加键值对（如果键已存在，则替换旧值）。
remove(Object key)	移除指定键对应的键值对。
get(Object key)	返回指定键对应的值。
containsKey(Object key)	判断是否包含指定键。
keySet()	返回所有键的集合。
entrySet()	返回所有键值对的集合。
clear()	清空映射中的所有键值对。