[Java数据结构与算法] 详解Map和Set接口
目录
一、引言
二、模型
三、Map的使用
3.1 关于Map的说明
3.2 关于Map.Entry的说明
3.3 Map常用方法说明
3.4 注意事项
四、Set的使用
4.1 关于 Set 的说明
4.2 Set常用方法说明
4.3 注意事项
一、引言
Map 和 Set 是一种专门用来搜索的容器或数据结构，其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。
Map 和 Set 通常用在动态查找的情况（在查找的同时进行插入或删除操作）。
二、模型
我们通常把搜索的数据称为关键字（key），与之对应的称为值（value），将这个组合称为 Key-Value键值对。
因此，会有两种模型：
- 纯 Key 模型
- Key-Value 模型
Map 接口中实现的子类通常是 Key-Value键值对，也就是说，Map 对应的是 Key-Value 模型。
而 Set 中存储的只有 Key ，因此 Set 对应的是 纯 Key 模型。
三、Map的使用
3.1 关于Map的说明
Map的官方文档
上图是Java常用集合框架的关系图，可以看到：
Map是一个接口类，它没有继承与自Collection，该类中存储的是 <Key-Value> 结构的键值对，并且 Key 一定是唯一的，每一个 Key 最多只能对应一个 Value。
3.2 关于Map.Entry<K,V>的说明
可见，该内部类并没有能够使设置Key的方法。
3.3 Map常用方法说明
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| V get(Object key) | 返回 key 对应的 value |
| V getOrDefault(Object key, V defaultValue) | 返回 key 对应的 value，若 key 不存在，就返回默认值 |
| V put(K key, V value) | 设置 key 对应的 value |
| V remove(Object key) | 删除 key 对应的映射关系 |
| Set<K> keySet() | 返回所有 key 的不重复集合 |
| Collection<V> values() | 返回所有 value 的可重复集合 |
| Set<Map.Entry<K, V>> entrySet() | 返回所有的 key-value 映射关系 |
| boolean containsKey(Object key) | 判断是否包含 key |
| boolean containsValue(Object value) | 判断是否包含 value |
3.4 注意事项
1. Map 是一个接口，接口不能被实例化对象；除非实例化其实现类 TreeMap 或 HashMap。
2. Map中存放的键值对中，每一个 Key 都是不可重复的、唯一的，但是 Value 是可重复的。
3. 在TreeMap中放入键值对时，key 不能为空，否则就会抛 NullPointerException 异常。
原因是 TreeMap 是实现了Comparable接口的，每一次新增元素时都要根据Key进行比较
put方法的部分源码如下：
4. Map中的 Key 可以全部分离出来（使用 keySet 方法，返回值是 Set）存储到 Set 中，访问 Set 即可获取到 Map 中所有 Key (因为Key不能重复，Set 存储的元素具有唯一性)。
5. Map中的 value 可以全部分离出来（使用 values 方法，返回值是 Collection）存储在 Collection 的任何一个子集合中(value可能有重复)。
6. Map中键值对的Key不能直接修改，value可以修改；如果要修改key，只能先将该key删除掉，然后再重新放入。
7. TreeMap 和 HashMap 都不可以通过迭代器进行遍历操作，原因是 TreeMap 和 HashMap 都没有实现 Iterable接口；但是Set实现了 Iterable接口，若想要遍历Map，可以通过 entrySet方法将Map中的元素通过Set 来遍历（for each或者 Set迭代器）。
8. TreeMap 和 HashMap 的区别：以后的文章将会详细说明
四、Set的使用
4.1 关于 Set 的说明
Set的官方文档
与 Map 不同的是：
- Set 继承自 Collection 接口类，并且实现了 Iterable接口，可以使用迭代器进行遍历。
- Set 中只存储 Key，属于纯 Key 模型
4.2 Set常用方法说明
| 方法 | 说明 |
|---|---|
| boolean add(E e) | 添加元素，但重复元素不会被添加成功 |
| void clear() | 清空集合 |
| boolean contains(Object o) | 判断 o 是否在集合中 |
| Iterator<E> iterator() | 返回迭代器 |
| boolean remove(Object o) | 删除集合中的 o |
| int size() | 返回set中元素的个数 |
| boolean isEmpty() | 检测set是否为空，若为空返回true，否则返回false |
| Object[] toArray() | 将set中的元素转换为数组并返回 |
| boolean containsAll(Collection<?> c) | 集合c中的元素是否在set中全部存在，若是则返回true，否则返回false |
| boolean addAll(Collection<? extends E> c) | 将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果 |
4.3 注意事项
它扩展了SortedMap接口的功能，
而 SortedMap接口又拓展了 Map接口的功能，
完