【java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】HashMap和HashSet

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了【java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】HashMap和HashSet。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問(wèn)。

一.認(rèn)識(shí)哈希表：

1.1什么是哈希表？

1.2哈希表的表示：?

1.3常見(jiàn)哈希函數(shù)：

?二.認(rèn)識(shí)HashMap和HashSet:

2.1關(guān)于Map.Entry的說(shuō)明:,>

2.2Map常用方法說(shuō)明：

2.3HashMap的使用案例：

2.4Set常見(jiàn)方法說(shuō)明：

?2.5HashSet使用案例：

源碼：

一.認(rèn)識(shí)哈希表：

1.1什么是哈希表？

之前的學(xué)習(xí)中，如果我們要查找一個(gè)元素，肯定是要經(jīng)過(guò)比較的，那有沒(méi)有一種辦法，可以不用經(jīng)過(guò)比較，直接就能拿到呢？

如果我們能構(gòu)造一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，通過(guò)一種函數(shù) (hashFunc) 使元素的存儲(chǔ)位置與函數(shù)得出的關(guān)鍵碼之間能夠建立一一映射的關(guān)系，那么在查找某個(gè)元素的時(shí)候，就能通過(guò)這個(gè)函數(shù)來(lái)很快的找到該元素所在的位置。

這種函數(shù)就叫做哈希(散列)函數(shù)，上述所說(shuō)構(gòu)造出來(lái)的結(jié)構(gòu)，叫做哈希表或者稱為散列表。

?哈希表簡(jiǎn)介：

哈希表（Hash Table）：也叫做散列表。是根據(jù)關(guān)鍵碼值（Key Value）直接進(jìn)行訪問(wèn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。哈希表通過(guò)「鍵 key 」和「映射函數(shù) Hash(key) 」計(jì)算出對(duì)應(yīng)的「值 value」，把關(guān)鍵碼值映射到表中一個(gè)位置來(lái)訪問(wèn)記錄，以加快查找的速度。這個(gè)映射函數(shù)叫做「哈希函數(shù)（散列函數(shù)）」，存放記錄的數(shù)組叫做「哈希表（散列表）」。

1.2哈希表的表示：?

【java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】HashMap和HashSet,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

?舉個(gè)栗子：為了記錄一個(gè)班的學(xué)生的信息，分別包括學(xué)號(hào)和姓名。我們就可以用哈希表（數(shù)組加鏈表）來(lái)記錄，這里學(xué)號(hào)(關(guān)鍵值key)通過(guò)哈希函數(shù)得到一個(gè)數(shù)組下標(biāo)，這個(gè)下標(biāo)就是這個(gè)學(xué)生信息存放在對(duì)應(yīng)數(shù)組中的位置，同時(shí)學(xué)生的信息（姓名和學(xué)號(hào)）叫做鍵值對(duì)，又稱作Entry

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?使用方法：

向哈希表中插入一個(gè)關(guān)鍵碼值：哈希函數(shù)決定該關(guān)鍵字的對(duì)應(yīng)值應(yīng)該存放到表中的哪個(gè)區(qū)塊，并將對(duì)應(yīng)值存放到該區(qū)塊中。
在哈希表中搜索一個(gè)關(guān)鍵碼值：使用相同的哈希函數(shù)從哈希表中查找對(duì)應(yīng)的區(qū)塊，并在特定的區(qū)塊搜索該關(guān)鍵字對(duì)應(yīng)的值。
實(shí)現(xiàn)哈希表：數(shù)組+鏈表或者 ?數(shù)組+二叉樹(shù)

1.3常見(jiàn)哈希函數(shù)：

直接定值法--（常用）：取關(guān)鍵字的某個(gè)線性函數(shù)為散列地址：Hash（Key）= A*Key + B 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、均勻缺點(diǎn)：需要事先知道關(guān) 鍵字的分布情況使用場(chǎng)景：適合查找比較小且連續(xù)的情況

. 除留余數(shù)法--(常用) ：?
設(shè)散列表中允許的 地址數(shù)為 m ，取一個(gè)不大于 m ，但最接近或者等于 m 的質(zhì)數(shù) p 作為除數(shù)，按照哈希函數(shù)： Hash(key) = key% p(p<=m), 將關(guān)鍵碼轉(zhuǎn)換成哈希地址

例如：

?二.認(rèn)識(shí)HashMap和HashSet:

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?HashMap和HashSet是Java集合框架中的兩個(gè)常用類，它們都實(shí)現(xiàn)了Set接口，但在實(shí)現(xiàn)原理和用途上有一些區(qū)別。

HashMap:HashMap是基于哈希表的實(shí)現(xiàn)，它使用鍵值對(duì)（key-value）的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。HashMap允許存儲(chǔ)null鍵和null值，并且可以存儲(chǔ)重復(fù)的值，但不允許重復(fù)的鍵。HashMap內(nèi)部使用哈希函數(shù)將鍵映射到哈希表的索引位置，以實(shí)現(xiàn)快速的插入、刪除和查找操作。HashMap的查找操作是通過(guò)鍵來(lái)進(jìn)行的，因此可以根據(jù)鍵快速地獲取對(duì)應(yīng)的值。
HashSet:HashSet也是基于哈希表的實(shí)現(xiàn)，它存儲(chǔ)唯一的元素，不允許重復(fù)值。HashSet允許存儲(chǔ)null值，但只能存儲(chǔ)一個(gè)null元素。HashSet內(nèi)部使用哈希函數(shù)將元素映射到哈希表的索引位置，以實(shí)現(xiàn)快速的插入、刪除和查找操作。HashSet的查找操作是通過(guò)元素來(lái)進(jìn)行的，因此可以根據(jù)元素快速地判斷是否存在于集合中。

2.1關(guān)于Map.Entry<K, V>的說(shuō)明:

Map.Entry<K, V> 是 Map 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的用來(lái)存放 <key, value> 鍵值對(duì)映射關(guān)系的內(nèi)部類 ，該內(nèi)部類中主要提供了 <key, value>的獲取， value 的設(shè)置以及 Key 的比較方式。

方法	解釋
K getKey ()	返回 entry 中的 key
V getValue ()	返回 entry 中的 value
V setValue(V value)	將鍵值對(duì)中的 value 替換為指定 value

注意： Map.Entry<K,V> 并沒(méi)有提供設(shè)置 Key 的方法

2.2Map常用方法說(shuō)明：

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2.3HashMap的使用案例：

基礎(chǔ)操作：

Map<String, String> m = new HashMap<>();
        // put(key, value):插入key-value的鍵值對(duì)
        // 如果key不存在，會(huì)將key-value的鍵值對(duì)插入到map中,返回null
        m.put("林沖", "豹子頭");
        m.put("魯智深", "花和尚");
        m.put("武松", "行者");
        m.put("宋江", "及時(shí)雨");
        String str = m.put("李逵", "黑旋風(fēng)");
        m.remove("武松","行者");

        System.out.println("map的大?。╯ize）：" + m.size());
        System.out.println("map中的元素：" + m);

        System.out.println("這時(shí)str為空： " + str);// put(key,value): 注意key不能為空，但是value可以為空
        m.put("無(wú)名", null);      // key如果為空，會(huì)拋出空指針異常
        System.out.println("當(dāng)前map的大?。?" + m.size());

        str = m.put("李逵", "鐵牛");
        System.out.println("返回舊的value值： " + str);
        System.out.println("得到Key所對(duì)應(yīng)的value值: " + m.get("李逵"));

運(yùn)行結(jié)果：

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GetOrDefault()和containKey(key)：

//GetOrDefault(): 如果key存在，返回與key所對(duì)應(yīng)的value，如果key不存在，返回一個(gè)默認(rèn)值
        System.out.println("=========================================");
        System.out.println("李逵存在，返回key對(duì)應(yīng)的value： " + m.getOrDefault("李逵", "牛牛"));
        System.out.println("史進(jìn)不存在，返回一個(gè)默認(rèn)值： " + m.getOrDefault("史進(jìn)", "九龍紋"));
        System.out.println("=========================================");
        //containKey(key)：檢測(cè)key是否包含在Map中，時(shí)間復(fù)雜度：O(logN)
        System.out.println(m.containsValue("豹子頭"));
        System.out.println(m.containsValue("行者"));

運(yùn)行結(jié)果：

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三種遍歷方法：

System.out.println("-----key ------value -----Entry的遍歷方法：----------");
        System.out.println("key遍歷:  ");
        for (String s : m.keySet()) {
            System.out.print(s + " ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("value遍歷:  ");
        for (String s : m.values()) {
            System.out.print(s + " ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("entry遍歷: ");
        for (Map.Entry<String, String> entry : m.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + "--->" + entry.getValue());
        }

運(yùn)行結(jié)果：

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注意：

1. Map 是一個(gè)接口，不能直接實(shí)例化對(duì)象 ，如果 要實(shí)例化對(duì)象只能實(shí)例化其實(shí)現(xiàn)類 TreeMap 或者 HashMap

2. Map 中存放鍵值對(duì)的 Key 是唯一的， value 是可以重復(fù)的

3. Map 中的 Key 可以全部分離出來(lái)，存儲(chǔ)到 Set 中來(lái)進(jìn)行訪問(wèn) ( 因?yàn)?/span> Key 不能重復(fù) ) 。

4. Map 中的 value 可以全部分離出來(lái)，存儲(chǔ)在 Collection 的任何一個(gè)子集合中 (value 可能有重復(fù) ) 。

5. Map 中鍵值對(duì)的 Key 不能直接修改， value 可以修改，如果要修改 key ，只能先將該 key 刪除掉，然后再來(lái)進(jìn)行重新插入。

2.4Set常見(jiàn)方法說(shuō)明：

方法	解釋
boolean add (E e)	添加元素，但重復(fù)元素不會(huì)被添加成功
void clear ()	清空集合
boolean contains (Object o)	判斷 o 是否在集合中
Iterator<E> iterator ()	返回迭代器
boolean remove (Object o)	刪除集合中的 o
int size()	返回set中元素的個(gè)數(shù)
boolean isEmpty()	檢測(cè) set 是否為空，空返回 true ，否則返回 false
Object[] toArray()	將 set 中的元素轉(zhuǎn)換為數(shù)組返回
boolean containsAll(Collection<?> c)	集合 c 中的元素是否在 set 中全部存在，是返回 true ，否則返回 false
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	將集合 c 中的元素添加到 set 中，可以達(dá)到去重的效果

?2.5HashSet使用案例：

System.out.println("================HashSet===============");
        Set<String> s = new HashSet<>();
        boolean isIn = s.add("apple");
        s.add("orange");
        s.add("peach");
        s.add("banana");
        System.out.println(s.size());
        System.out.println(s);
        System.out.println("add(key): 如果key不存在，則插入，返回true: " + isIn);
        isIn = s.add("apple");
        System.out.println("add(key):如果key存在，則返回false: " + isIn);
        // contains(key): 如果key存在，返回true，否則返回false
        System.out.println(s.contains("apple"));
        System.out.println(s.contains("watermelen"));
        s.remove("apple");// remove(key): key存在，刪除成功返回true
        System.out.println(s);// key不存在，刪除失敗返回false , key為空，
        System.out.println("迭代器遍歷：");
        Iterator<String> it = s.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + " ");
        }

運(yùn)行結(jié)果：

【java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)】HashMap和HashSet,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

注意：

1. Set 是繼承自Collection的一個(gè)接口類

2. Set 中只存儲(chǔ)了 key ，并且要求 key 一定要唯一

3. Set 的底層是使用 Map 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其使用 key 與 Object 的一個(gè)默認(rèn)對(duì)象作為鍵值對(duì)插入到 Map 中的

4. 實(shí)現(xiàn) Set 接口的常用類有 TreeSet 和 HashSet ，還有一個(gè) LinkedHashSet ， LinkedHashSet 是在 HashSet 的基礎(chǔ)上維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表來(lái)記錄元素的插入次序。

5. Set 中的Key不能修改，如果要修改，先將原來(lái)的刪除掉，然后再重新插入

6. Set 中不能插入null的key

源碼：

import java.util.TreeMap;
import java.util.Set;
import java.util.Map;

public class Test1 {

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> m = new HashMap<>();
        // put(key, value):插入key-value的鍵值對(duì)
        // 如果key不存在，會(huì)將key-value的鍵值對(duì)插入到map中,返回null
        m.put("林沖", "豹子頭");
        m.put("魯智深", "花和尚");
        m.put("武松", "行者");
        m.put("宋江", "及時(shí)雨");
        String str = m.put("李逵", "黑旋風(fēng)");
        m.remove("武松","行者");

        System.out.println("map的大?。╯ize）：" + m.size());
        System.out.println("map中的元素：" + m);

        System.out.println("這時(shí)str為空： " + str);// put(key,value): 注意key不能為空，但是value可以為空
        m.put("無(wú)名", null);      // key如果為空，會(huì)拋出空指針異常
        System.out.println("當(dāng)前map的大?。?" + m.size());

        str = m.put("李逵", "鐵牛");
        System.out.println("返回舊的value值： " + str);
        System.out.println("得到Key所對(duì)應(yīng)的value值: " + m.get("李逵"));
        //GetOrDefault(): 如果key存在，返回與key所對(duì)應(yīng)的value，如果key不存在，返回一個(gè)默認(rèn)值
        System.out.println("=========================================");
        System.out.println("李逵存在，返回key對(duì)應(yīng)的value： " + m.getOrDefault("李逵", "牛牛"));
        System.out.println("史進(jìn)不存在，返回一個(gè)默認(rèn)值： " + m.getOrDefault("史進(jìn)", "九龍紋"));
        System.out.println("=========================================");
        //containKey(key)：檢測(cè)key是否包含在Map中，時(shí)間復(fù)雜度：O(logN)
        System.out.println(m.containsValue("豹子頭"));
        System.out.println(m.containsValue("行者"));

        System.out.println("-----key ------value -----Entry的遍歷方法：----------");
        System.out.println("key遍歷:  ");
        for (String s : m.keySet()) {
            System.out.print(s + " ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("value遍歷:  ");
        for (String s : m.values()) {
            System.out.print(s + " ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("entry遍歷: ");
        for (Map.Entry<String, String> entry : m.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + "--->" + entry.getValue());
        }

        System.out.println("================HashSet===============");
        Set<String> s = new HashSet<>();
        boolean isIn = s.add("apple");
        s.add("orange");
        s.add("peach");
        s.add("banana");
        System.out.println(s.size());
        System.out.println(s);
        System.out.println("add(key): 如果key不存在，則插入，返回true: " + isIn);
        isIn = s.add("apple");
        System.out.println("add(key):如果key存在，則返回false: " + isIn);
        // contains(key): 如果key存在，返回true，否則返回false
        System.out.println(s.contains("apple"));
        System.out.println(s.contains("watermelen"));
        s.remove("apple");// remove(key): key存在，刪除成功返回true
        System.out.println(s);// key不存在，刪除失敗返回false , key為空，
        System.out.println("迭代器遍歷：");
        Iterator<String> it = s.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
    }
}

結(jié)語(yǔ)：?寫博客不僅僅是為了分享學(xué)習(xí)經(jīng)歷，同時(shí)這也有利于我鞏固自己的知識(shí)點(diǎn)，總結(jié)該知識(shí)點(diǎn)，由于作者水平有限，對(duì)文章有任何問(wèn)題的還請(qǐng)指出，接受大家的批評(píng)，讓我改進(jìn)。同時(shí)也希望讀者們不吝嗇你們的點(diǎn)贊+收藏+關(guān)注，你們的鼓勵(lì)是我創(chuàng)作的最大動(dòng)力！

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