【数据结构】Java的HashMap 和 HashSet 大全笔记，写算法用到的时候翻一下，百度都省了！（实践篇）

本篇会加入个人的所谓鱼式疯言

❤️❤️❤️鱼式疯言:❤️❤️❤️此疯言非彼疯言

而是理解过并总结出来通俗易懂的大白话,

小编会尽可能的在每个概念后插入鱼式疯言,帮助大家理解的.

🤭🤭🤭可能说的不是那么严谨.但小编初心是能让更多人能接受我们这个概念 ！！！

1. HashSet

2. HashMap

前言

在探索Java集合框架的丰富世界时，我们不可避免地会遇到两个至关重要的成员：HashMap和HashSet。这两个组件虽然在功能上有着明显的交集，但它们在内部实现、性能表现以及使用场景上却有着显著的差异。本文将深入探讨HashMap与HashSet的内部机制，比较它们的性能特点，并指导读者如何在实际开发中做出恰当的选择

一. HashSet

1. set 的初识

对于 set 来说， 继承自 Collection 的类， 可以由 SortedSet 和 TreeSet 和 HashSet 来实现。

对于 set 本身 来说， 只 存储 key 的值， 并不 存values , 并且这个 key是唯一的， 且 不可修改的 。

在本篇文章中将重点讲解 HashSet 来实现 Set 类 。

鱼式疯言

set 本身的含义有： 设置， 集合 。

在 Java集合框架 中， set 的含义就表示 集合 。

集合中的关键码 （key） 就有 两大特性 ： 1. 无序性 2. 唯一性

2. set 的常见方法使用

如上图， 小编介绍几种常见的方法， 足够我们平常 面试和刷算法题 中使用了

如果还想了解的小伙伴可以 参考下面的官方文档 哦 💕 💕 💕 💕

set 官方文档介绍

3. 代码演示

class Test1{public static void main(String[] args) {Set<Integer> set = new HashSet<>();set.add(1);set.add(2);set.add(3);set.add(4);set.add(5);//        使用迭代器 接收Iterator<Integer> iterator = set.iterator();//        输出迭代器while(iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}//        判断 4 是否存在if(set.contains(4)) {System.out.println("删除前"+ 4 + "存在!");} else  {System.out.println("删除后"+  4 + "不存在!");}//        得到key 的个数System.out.println(set.size());set.remove(4);if(set.contains(4)) {System.out.println("删除后" +  4 + "存在!");} else  {System.out.println("删除后" +  4 + "不存在!");}}}

• add() 添加了 key 值 ， 如果 set 中存在则 添加失败

• contains() 检查 是否存在该 key

• remove() 删除 某个key

• size() 得到key 的个数

• iterator 迭代器 ， 用来得到 全部的key 的一个 整体的迭代器

鱼式疯言

补充说明

• 对于 set 的用法主要是用于判断是否 有重复元素 ， 并且进行 去重操作。 并且用HashSet 实现， 时间复杂度 可以达到 O(1)。

• 对于 HashSet 实现的 set 接口 ， 是可以进行 插入 null 的 。

二. HashMap

1. Map 的初识

对于Map 而已， 该接口 不继承Collection 接口 ， 可有 HashMap 或 TreeMap 实现，

并且 Map<K, V> 中存储的是 一对K和 V 的键值对。

其中 K 是 关键码（key） 用来 作为标识 ， 是用来转化为 哈希地址 的 索引标识， 是 唯一的 ， 不可更改 , 不能重复 。

而 V 是 值 （value） ， 用来存储具体需要 存储的数据 。

上面的解释， 可能小伙伴们还不是很能理解

不妨回忆下我们上篇文章的 哈希表的建立

其中数组的下标就可以作为 索引值 ， 而key 就可以通过 某种哈希函数 来转化为 数组的下标 。

而 value 就可以刚好对应 数组下标位置 所 对应的值 。

鱼式疯言

小知识 :

对于 HashMap 实现的Map 来说， 键值对都是可以置为 null 的。

2. Map.Entry<K, V>

Map.Entry<K,V> 是一种专门 存放键值对的一种类型 ， 并且是 Map 的静态方法 ， 可以 不需要对象调用 。

其实有下面三种方法 ,小编在这里就展示 前两个 。

下面我们来看看其演示过程

    public static void main(String[] args) {//        entryMap.Entry<String , String> entry = Map.entry("s","t");System.out.println(entry.getValue());System.out.println(entry.getKey());}

如上图

其中 s 就代表 key 的关键码，可以用 getValue 获取到

而 t 就表示 value 的关键码 ， 可以用 getKey 来 获取到。

这个类型 其实用的不多， 小伙伴们只需要了解一下即可。

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补充说明 :

虽然小编上面说明有提供了 修改Value 的方法， 但是并 没有提供 修改 Key 的方法。
所以对于 key 来说， 是 不可修改的 。

3. Map 的常见方法使用

对于上述的方法来说， get （）， getOrDefault（） ， put（） ， remove（）， keySet() , values() 等…

以上这些方法， 小编都会一一演示。

4. 代码演示

import java.util.*;
public class Test {public static void main(String[] args) {// 实例化一个 map  对象Map<String, String> map = new HashMap<>();map.put("小白", "dog");map.put("小黑", "cat");map.put("小头", "sleep");map.put(null, null);System.out.println("正在遍历 value 值: ");// 使用 values 演示得到的所有的value  的结果Collection<String> strings = map.values();for(String strings1 : strings) {System.out.print(strings1 + " ");}System.out.println();// 使用 keyset  演示所以得到的 key 的结果System.out.println("正在遍历 key 值: ");Set<String> strings1 = map.keySet();for (String str : strings1) {System.out.print(str+ " ");}System.out.println();//        判断map 是否存在 某个特定的 value  和 keyif(map.containsKey("小白")) {System.out.println("存在小白！");if (map.containsValue("dog")) {System.out.println("存在小白， 并且小白是条狗");} else {System.out.println("存在小白， 但是小白不是条狗！");}}// 获取小黄的value ， 如果没有就会返回 defaultValue 的特定的valueString ret =  map.getOrDefault("小黄", "不存在小黄， 但这里会返回一个小蓝");System.out.println(ret);}}

• 通过 get（） 其中参数列表中填入的 key 的值， 然后 调用 get（） 之后 , 就会得到该 key 所对应的 value 值 。

• getOrvalue() 如果有 key 就返回 对应的value 值 ， 如果没有就 返回后面那个参数的结果 。

• put（） 就相等于 插入元素 ， 不仅要插入 key ， 也要 插入key 所对应的value 。 从而得到 两者相关联 ， 一样对应的关系 的作用。

• remove() ， 是直接删除 key ， 并且 一旦删除 key ， 那么 对应的value 也会被删除。

• keyset() , 这个方法的作用就在于 获取map 中所有的key 值 ， 并且用前面讲解过的 Set<Key> 来接收。

• values() 这个方法的含义就在于 获取map 中所有的 value值 ， 返回值是一个Collection<value> 来接收。

• containsKey() , 用于判断指定的 key 是否存在

• containsValue() ， 用于判断指定的 value 是否存在 。

鱼式疯言

补充说明：

• 对于map 来说， key 是不可重复的， 但是 value 是可以重复 ，并且是可以修改的， 如果 一定要修改key 的值 ， 就需要把 原先的key 删除 ， 然后 添加一个新的key 。

• 由于 key 是不可重复的 ， 当我们返回 key 的集合 时， 就可以用set 来接收 ，因为set 的最大功能就是对元素 进行去重 ， 达到每一个 关键码都是唯一性 的

• 由于 value 是可以重复的， 当我们返回 value的集合 时 ， 不可以用 set 来接收， 一般用Collection 来接收 。

• 综上所得， 对于 set 的而言， 如果涉及到 单个元素的去重操作一般我们使用 set ，

  但如果有 两种关联属性 的话， 我们一般用 map 来 建立键值对进行操作 。

三. 哈希桶实现哈希表

哈希桶的本质就是当出现哈希冲突时， 利用 链表把新的关键码（key） 插入 到 原有的 key 的后面 ， 把 一个大集合转化为一个小集合 来使用。

如果对这个概念还很模糊的小伙伴可以参考小编的上一篇文章哦 💕 💕 💕 💕

1. 哈希桶的代码展示

package hash;public class KVHashBucket <K,V>{// 存放链表数组Node<K,V>[]array;// 实际元素个数int useSize;private static final int DEFAULTSIZE=10;// 定义一个内部类为节点static class Node<K,V> {V val;Node<K,V> next;K key;public Node(K key,V val) {this.key=key;this.val = val;}}public KVHashBucket() {array= (Node<K, V>[]) new Node[DEFAULTSIZE];}/*** 插入方法* @param val 需要插入的数据*/void put(K key,V val) {// 判断是否满if (isFull()) {insertFunc2(key,val);return;}insertFunc1(key,val);}/*** 未满时普通插入* @param val 需要插入的数据*/private void insertFunc1(K key,V val) {int sz=array.length;int k=key.hashCode();int index= k % sz;// 如果出现 key 重复 就修改 val 值Node<K,V> cur=array[index];while (cur != null) {if (cur.key == key) {cur.val=val;return;}cur=cur.next;}Node<K,V> node=new Node<K,V>(key,val);node.next=array[index];array[index]=node;useSize++;}/*** 扩容方法* @param val 插入数据* 先扩容一个新数组* 然后把旧数组整合放入新数组* 最后旧数组成为新数组*/private void insertFunc2(K key ,V val) {Node<K,V> cur=null;Node<K,V>[] newArray= (Node<K, V>[]) new Node[2 * array.length];int newLength = 2 * array.length;for (int i = 0; i < array.length; i++) {cur=array[i];while (cur != null) {K m = cur.key;// 先让 node 记住 cur 的下个节点Node<K,V> node = cur.next;int k=m.hashCode();int index= k % newLength;cur.next = newArray[index];newArray[index] = cur;cur=node;}}Node<K,V> til=new Node<K,V>(key,val);int k=key.hashCode();int index=k%newLength;// 如果出现 key 重复 就修改 val 值Node<K,V> curN=array[index];while (curN != null) {if (curN.key == key) {curN.val=val;return;}curN=curN.next;}til.next=newArray[index];newArray[index]=til;useSize++;array=newArray;}/*** 查找该节点* @param key 需要查找的数据* @return 返回该数据的节点*/public V get(K key) {if (isEmpty()) return null;int k=key.hashCode();int index = k % array.length;Node<K,V> cur=array[index];while (cur != null) {if (cur.key.equals(key)) {return cur.val;}cur=cur.next;}return null;}/*** 查找是否该节点* @param key 需要查找的数据* @return 返回是否找到*/public   boolean contains(K key) {if (isEmpty()) return false;int k=key.hashCode();int index=k % array.length;Node<K,V> cur=array[index];while (cur != null) {if (cur.val.equals(key)) {return true;}cur=cur.next;}return false;}public boolean remove(K key) {if (isEmpty()) return false;int k=key.hashCode();int index = k % array.length;Node<K,V> cur = array[index];Node<K,V> node = cur;if (cur.key==key) {array[index]=cur.next;return true;}while (cur != null) {if (cur.key.equals(key)) {node.next = cur.next;useSize--;return true;}node = cur;cur = cur.next;}return false;}/*** 判断是否满* @return 返回结果*/private boolean isFull() {return (useSize*1.0/array.length) >= 0.75;}/*** 判断是否为空* @return 返回结果*/private boolean isEmpty() {return useSize==0;}
}

public class TestKVHash {public static void main(String[] args) {KVHashBucket<String,String> kvhb=new KVHashBucket<>();kvhb.put("钟大帅哥","喜欢美女！");kvhb.put("郭大男神","喜欢拉比！");kvhb.put("刘大少爷","喜欢花钱！");}}

具体的实现 流程三部曲 ：

1. 首先创建一个 Node 类的节点

2. 然后创建一个 Node类型的数组来存储

3. 对利用 key 进行hashcode寻找到索引值， 根据索引操作链表 进行 增删查改 。

鱼式疯言

上述流程，小编只 强调三点

1. 负载因子一旦达到 0.75 就相当于 满了， 就需要 扩容

2. 扩容的过程中， 需要将 旧表转移到新表 中，不可以只是扩容而不转移， 否则数据会集中在原数组中， 而不会分散到新扩扩容的数组空间中。

3. 如果添加时，遇到 相同的key 时， 只需要修改 原先 value 成 现有的 value ， key 无须变动 即可。

   其他小编认为问题不大，小伙伴们可以自己先 操练操练 哦， 如果有不清楚的地方， 欢迎评论区留言哦 。💖 💖 💖

总结

• hashset ： 对于Hashset 来说主要是运用 Hashset 实现Set的相关的方法 来达到 判断数据是否重复 和 进行去重操作的目的 。

• HashMap : 对于 hashMap 实现 Map 接口， 达到对于 键值对之间的关联 , 已经对于 键的唯一性 所包含 值的可重复性 查找操作。

• 哈希桶的实现： 利用数组和泛型来理解 哈希函数的底层实现 ， 并注意实现过程中 负载因子的更新 以及背后的细节。

如果觉得小编写的还不错的咱可支持 三连 下 (定有回访哦) , 不妥当的咱请评论区 指正

希望我的文章能给各位宝子们带来哪怕一点点的收获就是 小编创作 的最大 动力 💖 💖 💖