Map和Set总结

Map和Set

Map和Set是专门用来进行搜索的数据结构，适合动态查找

模型

搜索的数据称为关键字(key)，关键字对应的叫值(value)，key-value键值对

1. key模型
2. key-value模型

Map存储的就是key-value模型，Set只存储了key

Map

Map是接口类，key是唯一的不能重复

package Map;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;/*** Created by Y_manyou927* Description:TreeMap实例* User: yyt* Date: 2023-03-10* Time: 14:57*/
public class TestMap {public static void main(String[] args) {Map<String,String> m = new TreeMap<>();// 1.使用put函数添加元素,无序的m.put("孙悟空","齐天大圣");m.put("猪八戒","天蓬元帅");m.put("沙和尚","卷帘大将");System.out.println(m.size());System.out.println(m);
//        m.put("唐僧","金蝉子");String str = m.put("唐僧","金蝉子");// 2.如果key存在，可以使用value替换原来的value，key的值不能换，除非删除keym.put("唐僧","师傅");System.out.println(m);// get(key)返回value// 3.如果key存在，返回value，如果不存在，返回nullSystem.out.println(m.get("孙悟空"));System.out.println(m.get("白龙马"));System.out.println("======getOrDefault======");// 4.getOrDefault返回value，如果key不存在，返回一个默认值System.out.println(m.getOrDefault("孙悟空","齐天大圣"));System.out.println(m.getOrDefault("筋斗云","十万八千里"));System.out.println("======containsKey与containsValue======");// 5.containsKey(key)检查key是否包含，时间复杂度O(logN)// 使用红黑树的性质进行查找，存在true，否则falseSystem.out.println(m.containsKey("孙悟空")); //trueSystem.out.println(m.containsKey("二郎神")); //false// containsValue(value)检查value是否包含，时间复杂度0(N)// 6.进行整体遍历，存在true，否则falseSystem.out.println(m.containsValue("齐天大圣")); //trueSystem.out.println(m.containsValue("斗战胜佛")); //falseSystem.out.println("============");// 7.遍历key值与value值for (String s: m.keySet()) {System.out.print(s + " ");}System.out.println();for (String s: m.values()) {System.out.print(s + " ");}System.out.println();System.out.println("=============");// 8.打印所有的键值对// entrySet(): 将Map中的键值对放在Set中返回for (Map.Entry<String,String> entry : m.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey()+"--->"+entry.getValue());}}
}

注意：

1. Map是一个接口，不能直接实例化对象，只能实例化其实现类TreeMap和HashMap

2. Map中存放键值对的Key是唯一的，Value可以重复

3. Map插入的键值对Key不能为空，否则会抛出 NullPointerException 异常，Value可以为空

4. Map中的Key可以全部提取出来，存储到Set中进行访问（Key不能重复

5. Map中的Value可以全部提取出来，存储到Collection中的任何一个子集合中

6. Map中键值对的Key不能直接修改，Value可以修改，修改Key只能删除Key，然后重新插入

7. TreeMap与HashMap区别

Set

Set与Map的区别：Set是继承Collection的接口类，Set只存储key

package Set;import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;/*** Created by Y_manyou927* Description:TreeSet实例* User: yyt* Date: 2023-03-10* Time: 15:37*/
public class TestSet {public static void main(String[] args) {Set<String> s = new TreeSet<>();// 1.add(key) 不存在插入，存在不插入// 返回true 与 falses.add("孙悟空");s.add("猪八戒");s.add("沙和尚");System.out.println(s);boolean b = s.add("孙悟空");System.out.println(b); //falseSystem.out.println("============");// 2.contains(key)判断key是否存在System.out.println(s.contains("孙悟空")); //trueSystem.out.println(s.contains("唐僧")); //false// 3.remove移除存在的元素s.remove("孙悟空");System.out.println(s);System.out.println(s.size());}
}

注意：

1. Set是继承自Collection的接口类
2. Set只存储到key，并且key要唯一
3. Set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
4. Set最大功能就是对集合的元素进行去重
5. LinedHashSet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
6. Set的key不能修改，要修改必须先删除然后重新插入
7. TreeSet与HashSet区别

哈希表

哈希表，散列表：通过哈希函数使元素的存储位置与它的关键码建立一一映射的关系

1. 插入元素：根据元素的关键码，计算元素的存储位置并进行存放
2. 搜索元素：对元素的关键码进行同样的计算，所得函数值作为元素的存储位置

哈希方法（散列方法）：使用的转换函数称为哈希函数，构造出来的结构称为哈希表（HashTable）

哈希函数设置为：hash(key) = key % capacity ，capacity为存储元素底层空间大小

哈希冲突

哈希冲突：不同关键字通过哈希函数计算出相同的哈希地址

冲突-避免

关键字数量要大于哈希表底层数组的容量，因此哈希冲突是必然会发生的。我们只能降低哈希冲突的发生，或者解决哈希冲突发生产生的问题

1.哈希函数设计

哈希冲突发生的一个原因就可能是哈希函数设计的不合理

1. 哈希函数的定义域必须包括需要存储的全部关键码，而如果散列表允许有m个地址时，其值域必须在0到m-1 之间
2. 哈希函数计算出来的地址能均匀分布在整个空间中
3. 哈希函数应该比较简单

2.常见哈希函数

1. 直接定制法–(常用) 取关键字的某个线性函数为散列地址：Hash（Key）= A*Key + B 优点：简单、均匀 缺点：需要事先知道关 键字的分布情况 使用场景：适合查找比较小且连续的情况
2. 除留余数法–(常用) 设散列表中允许的地址数为m，取一个不大于m，但最接近或者等于m的质数p作为除数，按照哈希函数： Hash(key) = key% p(p<=m),将关键码转换成哈希地址

3.冲突-避免-负载因子调节（重点掌握）

负载因子 ： A = 表中的元素个数 / 散列表长度

当冲突率达到无法忍受的程度，可以通过降低负载因子来变相降低冲突率。已知哈希表的关键字个数是不可改变的，因此我们只能通过修改数组的长度来达到降低负载因子。

4.哈希冲突-解决

闭散列：开放地址法，当发生哈希冲突的时候，将key存放到冲突的下一个位置

1.线性探测

从发生冲突的位置开始，依次往后进行探测，直到寻找到下一个空位置为止

不能直接删除元素

2.二次探测

线性探测的缺陷就是产生冲突的数据全部堆积在一起，当然这与其找下一个空位置有关

二次探测就是为了避免这种问题

• 闭散列最大的问题就是空间利用率比较低，这也是哈希的缺陷

哈希冲突-解决-开散列/哈希桶

开散列法又称为链地址法，将大集合中的搜索问题转化到小集合中进行搜索

JDK1.8开始使用尾插法

当数组的长度超过64且链表的长度超过8，此时链表会变成红黑树

冲突严重时的解决办法

1. 每个桶背后是另一个哈希表
2. 每个桶背后是一颗搜索树