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【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）

news 2024/11/14 3:32:47

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！！！

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HashSet
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

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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

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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!");}}}

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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

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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。
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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());}

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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。

鱼式疯言

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

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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);}}

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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！");}}

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具体的实现 流程三部曲 ：

首先创建一个 Node 类的节点
然后创建一个 Node类型的数组来存储
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

负载因子一旦达到 0.75 就相当于满了，就需要扩容
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。
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。💖 💖 💖