Java Map集合操作实战指南
一、实验实训目的和要求
1、掌握Map集合对象的创建
2、掌握Map基于集合的元素添加、元素查询、元素删除、遍历集合等操作
3、掌握Map集合在项目功能中的应用
4、通过实验体会集合的灵活应用
二、实验实训器材（包括仪器、设备、主要试剂或元器件、软件等）
3.1 计算机设备
操作系统：建议使用 Windows或 macOS 等主流操作系统，确保系统稳定且已安装 Java 开发环境（JDK），JDK 版本建议为Java8、Java 17 或Java 21。
处理器：具备基本的计算处理能力，能够流畅运行 Java 程序。一般来说，普通的笔记本电脑或台式机处理器均可满足需求，如英特尔酷睿系列或 AMD 锐龙系列处理器。
内存：至少 8GB 及以上的内存，以保证在编译和运行 Java 程序时系统不会因内存不足而出现卡顿或异常。
3.2 开发工具
集成开发环境（IDE）：推荐使用 IntelliJ IDEA专业的 Java 开发工具，这些 IDE 提供了代码编辑、编译、调试等功能，能够极大地提高开发效率。当然，也可以使用简单的文本编辑器（如 Notepad++、Sublime Text 等）结合命令行工具进行 Java 开发，但对开发者的要求相对较高。
Java 开发工具包（JDK）：作为 Java 开发的核心工具包，包含了 Java 编译器（javac）、Java 运行时环境（JRE）等必要的工具和库。确保 JDK 已正确安装并配置好环境变量，以便在命令行或 IDE 中能够正常使用 Java 相关命令。
3.3 其他辅助工具
文档编辑器：用于记录实验过程、回答思考题等，如 Microsoft Word、WPS 文字处理软件等。
截图工具：用于截取程序代码和运行结果图。
三、实验实训内容和主要操作步骤
2.1 验证性实验
1、验证一下功能是否符合题目要求：
定义一个Map集合，利用键值对存储相关信息，以键存储工号-Integer类型，值存储员工姓名-String类型，按照要求完成以下功能：
- 利用键遍历的方式遍历Map集合
- 利用键值对的方式遍历Map集合
- 输入一个工号，查询员工姓名，如果不存在，则打印输出”查无此人”
- 输入一个员工姓名，查询此员工是否存在，存在-打印输出员工信息，否则打印输出”查无此人”
2、验证一下功能是否符合题目要求：
定义一个银行用户 BankUser 类，用户信息为用户 id、用户名 userName、余额 balance。
（1）利用 HashMap 存储用户信息：id作为键，用户作为值，创建多个用户对象进行存储；
（2）遍历打印输出所有银行的用户名和对应的余额；
（3）键盘输入一个用户名，检测是否存在此用户，存在-打印用户信息；不存在-打印查无此；
（4）打印输出余额大于 200000 的用户信息。
代码如下：
public class BankUser { private int id; private String userName; private double balance; // 构造方法 public BankUser(int id, String userName, double balance) { this.id = id; this.userName = userName; this.balance = balance; } // getter方法 public int getId() { return id; } public String getUserName() { return userName; } public double getBalance() { return balance; } // 重写toString方法，方便打印用户信息 @Override public String toString() { return "用户ID: " + id + ", 用户名: " + userName + ", 余额: " + balance; } } import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Scanner; import java.util.Set; public class BankUserManagement { public static void main(String[] args) { // 1. 创建HashMap存储用户信息，id作为键，用户对象作为值 Map<Integer, BankUser> bankUsers = new HashMap<>(); // 添加多个用户对象 bankUsers.put(1001, new BankUser(1001, "张三", 150000.0)); bankUsers.put(1002, new BankUser(1002, "李四", 250000.0)); bankUsers.put(1003, new BankUser(1003, "王五", 300000.0)); bankUsers.put(1004, new BankUser(1004, "赵六", 180000.0)); bankUsers.put(1005, new BankUser(1005, "钱七", 220000.0)); // 2. 遍历打印所有银行用户的用户名和对应的余额 System.out.println("=== 所有用户的用户名和余额 ==="); Set<Map.Entry<Integer, BankUser>> entries = bankUsers.entrySet(); for (Map.Entry<Integer, BankUser> entry : entries) { BankUser user = entry.getValue(); System.out.println("用户名: " + user.getUserName() + ", 余额: " + user.getBalance()); } // 3. 键盘输入用户名，检测是否存在此用户 Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入要查询的用户名: "); String searchName = scanner.nextLine(); boolean exists = false; for (BankUser user : bankUsers.values()) { if (user.getUserName().equals(searchName)) { System.out.println("找到用户: " + user); exists = true; break; } } if (!exists) { System.out.println("查无此用户"); } // 4. 打印输出余额大于200000的用户信息 System.out.println("=== 余额大于200000的用户 ==="); for (BankUser user : bankUsers.values()) { if (user.getBalance() > 200000) { System.out.println(user); } } scanner.close(); } }
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2.2 自主设计性实验
3、以下为已知某学校的教学课程内容安排，完成指定要求：
(1) 使用 Map，以老师的名字作为键，教授的课程名作为值，表示上述课程安排
(2) 增加了一位新老师 Allen 教 JDBC
(3) Lucy 改为教 CoreJava
(4) 遍历 Map，输出所有的老师及老师教授的课程
(5) 利用 Map，输出所有教 JSP 的老师
(6) 统计教授 CoreJava 和 JDBC 老师的人数
4、利用Map，完成下面的功能：
从命令行读入一个字符串，表示一个年份，输出该年的世界杯冠军是哪支球队。如果该年没有举办世界杯，则输出：没有举办世界杯。
附录：截止2025 年，历届世界杯冠军以及对应的夺冠年份：
5、在上一题目的基础上，增加如下功能：输入一支球队的名字，输出该球队夺冠的年份列表。
例如：
- 输入“巴西”，应当输出1958、1962、1970、1994、2002
- 输入“荷兰”，应当输出”没有获得过世界杯”。
五、实验实训结论与思考
1、Java 中的 Map 集合是什么？它和 Set、List 集合的主要区别是什么？
分析：
Map集合的定义： Map 是 Java 集合框架中的一个接口，用于存储键 - 值对（Key - Value pair），通过键（Key）可以快速查找对应的值（Value）。
- 与 Set 、 List 的主要区别：
- List ：是有序的集合，元素可重复，通过索引（如 list.get(0) ）访问元素，关注元素的“顺序”和“可重复存储”。
- Set ：是无序的集合，元素不可重复，关注“元素的唯一性”。
- Map ：存储的是键 - 值对，键（Key）具有唯一性（同一 Map 中不能有重复的键），值（Value）可重复；它不直接存储“单个元素”，而是通过键关联值，核心是“键值映射关系”。
- Map 集合中 “键（Key）” 和 “值（Value）” 的关系是什么？键可以重复吗？值可以重复吗？
分析：
键（Key）和值（Value）的关系：在 Map 中，键（Key）是用于查找的“索引”，值（Value）是与键关联的“数据”，每个键唯一对应一个值，即通过键能唯一确定一个值。
- 键和值的重复性：
- 键（Key）不可以重复：同一 Map 中如果有重复的键，后添加的键值对会覆盖先添加的（因为键要保证唯一性，用于准确查找）。
- 值（Value）可以重复：不同的键可以对应相同的值。
- HashMap 是 Map 的常见实现类，它有什么特点？比如键是否允许为 null？
分析：
HashMap 是 Map 接口的常用实现类，具有以下特点：
- 存储结构：基于哈希表（数组 + 链表/红黑树）实现，利用哈希算法提高查找、插入、删除的效率。当链表长度超过阈值（默认 8）且数组长度大于等于 64 时，链表会转化为红黑树，进一步优化查找性能。
- 键的规则：
- 键（Key）允许为 null ，但只能有一个键为 null 的键值对。
- 有序性： HashMap 是无序的，即元素的存储顺序和插入顺序无关。
- 线程安全性： HashMap 是非线程安全的，如果在多线程环境下使用，可能会出现线程安全问题。