Map(双列)集合

本文详细介绍了Java集合框架中的Map接口,包括其特点:键值对映射,键的唯一性,以及基本功能如添加、删除、查找等操作。此外,还探讨了Map集合的遍历方式,通过keySet()和entrySet()进行遍历键值对。Map接口在编程中扮演重要角色,是数据存储和检索的关键工具。

Map集合概述和特点【理解】

Map集合概述:interface Map<K,V> K:键的类型;V:值的类型

Map集合的特点:

- 键值对映射关系
- 一个键对应一个值
- 键不能重复,值可以重复 键重复值会覆盖(修改)唯一性 hash表保证
- 元素存取无序

Map集合的基本功能
    | V   put(K key,V   value)            | 添加元素                             |
    | V   remove(Object key)              | 根据键删除键值对元素                 |
    | void   clear()                      | 移除所有的键值对元素                 |
    | boolean containsKey(Object key)     | 判断集合是否包含指定的键             |
    | boolean containsValue(Object value) | 判断集合是否包含指定的值             |
    | boolean isEmpty()                   | 判断集合是否为空                     |
    | int size()                          | 集合的长度,也就是集合中键值对的个数 |

Map集合的获取功能【应用】
    | V   get(Object key)              | 根据键获取值             |
    | Set<K>   keySet()                | 获取所有键的集合         |
    | Collection<V>   values()         | 获取所有值的集合         |
    | Set<Map.Entry<K,V>>   entrySet() | 获取所有键值对对象的集合 |

Map集合的遍历【应用】
    方式一
        - 获取所有键的集合。用keySet()方法实现
        - 遍历键的集合,获取到每一个键。用增强for实现  
        - 根据键去找值。用get(Object key)方法实现
    方式二
        获取所有键值对对象的集合
        增强for:Map.Entry<K,V>类型 变量名
            Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():获取所有键值对对象的集合
        遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象
            用增强for实现,得到每一个Map.Entry
        根据键值对对象获取键和值
            - 用getKey()得到键
            - 用getValue()得到值

### 关于双列集合的数据结构、使用方法及其实现原理 #### 数据结构概述 双列集合是一种基于键值对(key-value pair)存储数据的集合类型。它在 Java 中主要由 `Map` 接口及其具体实现类构成,例如 `HashMap`、`TreeMap` 和 `LinkedHashMap` 等[^1]。这些实现类提供了不同的功能和性能特点。 - **键值对存储**:双列集合的核心特点是通过键来定位其对应的值。每个键只能映射到一个值,而多个键可以共享同一个值[^2]。 - **无序性与有序性**:大多数双列集合(如 `HashMap`)不保证元素的迭代顺序。然而,某些实现类(如 `TreeMap` 和 `LinkedHashMap`)则提供特定的排序或插入顺序保障[^3]。 --- #### 使用方法详解 以下是双列集合的主要操作方式: 1. **创建实例** 创建一个双列集合可以通过指定具体的实现类完成。例如: ```java Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); ``` 2. **添加键值对** 使用 `put()` 方法将键值对插入集合中。如果键已存在,则会覆盖原有的值。 ```java map.put("Alice", 25); map.put("Bob", 30); ``` 3. **获取值** 利用 `get()` 方法通过键检索对应的值。如果键不存在,则返回 `null`。 ```java int ageOfAlice = map.get("Alice"); // 返回 25 ``` 4. **删除键值对** 调用 `remove()` 方法移除指定键的条目。 ```java map.remove("Bob"); ``` 5. **判断是否存在某个键或值** - 检查键的存在性:`containsKey()` - 检查值的存在性:`containsValue()` ```java boolean hasAlice = map.containsKey("Alice"); // true boolean hasAge30 = map.containsValue(30); // false ``` 6. **遍历集合** 遍历双列集合有多种方式,常见的包括: - 遍历键集 (`keySet`): ```java for (String key : map.keySet()) { System.out.println(key + ": " + map.get(key)); } ``` - 遍历条目集 (`entrySet`): ```java for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue()); } ``` 7. **清空集合** 使用 `clear()` 方法清除所有键值对。 ```java map.clear(); ``` --- #### 实现原理分析 1. **哈希表机制(以 `HashMap` 为例)** - `HashMap` 基于哈希表实现,内部维护了一个数组用于存储桶(bucket),每个桶可能是一个链表或红黑树[^4]。 - 当调用 `put()` 插入键值对时,计算键的哈希码并将其映射到相应的桶位置。如果发生冲突(两个键具有相同的哈希码),则通过链地址法解决冲突。 - 如果链表长度超过阈值(默认为8),该链表会被转换为红黑树以提高查询效率。 2. **平衡二叉树(以 `TreeMap` 为例)** - `TreeMap` 基于红黑树实现,能够保持按键的自然顺序或自定义比较器规定的顺序排列。 - 所有的插入、删除和查找操作的时间复杂度均为 O(log n),因为每次调整都会重新平衡树结构。 3. **链接列表(以 `LinkedHashMap` 为例)** - `LinkedHashMap` 继承自 `HashMap` 并额外维护了一条双向链表,记录了键值对的插入顺序。 - 这种设计使其既具备高效访问能力又保留了迭代顺序。 --- #### 总结 双列集合Java 编程中非常重要的工具之一,适用于需要快速按键查找值的场景。理解其基本特性和底层实现有助于开发者更合理地选择合适的实现类,并优化程序性能。
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