【Java 数据结构】从零开始学习Java（Day24-2）HashMap（哈希表）

HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射，允许 null 键和 null 值，不保证顺序，不支持线程同步。

HashMap 继承于AbstractMap，实现了 Map、Cloneable、java.io.Serializable 接口。

HashMap 中的元素实际上是对象，一些常见的基本类型可以使用它的包装类，且HashMap 的 key 与 value 类型可以相同也可以不同，可以是字符串（String）类型的 key 和 value，也可以是整型（Integer）的 key 和字符串（String）类型的 value。

import java.util.HashMap; // 引入 HashMap 类
HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
// 创建一个 HashMap 对象 Sites， 整型（Integer）的 key 和字符串（String）类型的 value

核心方法详解

1. 添加元素

put(K key,V value) ：添加键值对(key-value)

底层机制：

1. 计算键的哈希值：(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)。

2. 定位桶位置：index = (n - 1) & hash（n为数组长度）。

3. 处理哈希冲突：

   链表 长度 < 8：追加到链表末尾。

   链表长 度 ≥ 8：转换为红黑树（若数组长度 ≥ 64）。

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

public class hashMapPut {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 HashMap 对象 Sites
        HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
        // 添加键值对
        Sites.put(1, "Google");
        Sites.put(2, "xinghe");
        Sites.put(3, "Taobao");
        Sites.put(4, "Zhihu");
        System.out.println(Sites);
    }
}

2. 访问元素

get(Object key) ：获取 key 对应的 value。

时间复杂度：平均O(1)，最坏O(n)（哈希冲突严重时）

System.out.println(Sites.get(3));

3.  删除元素

remove(Object key)：删除 key 对应的键值对(key-value)。

实现原理：

• 定位桶位置，遍历链表或红黑树找到对应节点。

• 若为树节点，调用TreeNode.removeTreeNode()。

Sites.remove(4);

clear()：删除所有键值对。

4. 计算大小

size()：计算 HashMap 中的元素数量。

Sites.size()

迭代

可以使用 for-each 来迭代 HashMap 中的元素。

如果只想获取 key，可以使用 keySet() 方法，然后可以通过 get(E key) 获取对应的 value，

如果只想获取 value，可以使用 values() 方法。

import java.util.HashMap;

public class hashMapIteration {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 HashMap 对象 Sites
        HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
        // 添加键值对
        Sites.put(1, "Google");
        Sites.put(2, "xinghe");
        Sites.put(3, "Taobao");
        Sites.put(4, "Zhihu");
        // 输出 key 和 value
        for (Integer i : Sites.keySet()) {
            System.out.println("key: " + i + " value: " + Sites.get(i));
        }
        // 返回所有 value 值
        for(String value: Sites.values()) {
          // 输出每一个value
          System.out.print(value + ", ");
        }
    }
}

应用场景：词频统计

String text = "apple banana apple orange";
Map<String, Integer> frequency = new HashMap<>();
for (String word : text.split(" ")) {
    frequency.put(word, frequency.getOrDefault(word, 0) + 1);
}
// 输出：{apple=2, banana=1, orange=1}