Map集合

概述

现实生活中，我们常会看到这样的一种集合：IP地址与主机名，身份证号与个人，系统用户名与系统用户对象等，这种一一对应的关系，就叫做映射。Java提供了专门的集合类用来存放这种对象关系的对象，即 java.util.Map 接口。我们通过查看 Map 接口描述，发现 Map 接口下的集合与 Collection 接口下的集合，它们存储数据的形式不同。Collection 中的集合，元素是孤立存在的（理解为单身），向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。Map 中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值。Collection 中的集合称为单列集合， Map 中的集合称为双列集合。需要注意的是， Map 中的集合不能包含重复的键，值可以重复；每个键只能对应一个值。

总结一下Map集合的特点

• Map集合是一个双列集合,一个元素包含两个值(一个key,一个value)
• Map集合中的元素,key和value的数据类型可以相同,也可以不同
• Map集合中的元素,key是不允许重复的,value是可以重复的
• Map集合中的元素,key和value是一一对应

Map常用子类

通过查看Map接口描述，看到Map有多个子类，这里我们主要讲解常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

• HashMap：存储数据采用的哈希表结构，元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
• LinkedHashMap：HashMap下有个子类LinkedHashMap，存储数据采用的哈希表结构+链表结构。通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致；通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。

注意：

• Map接口中的集合都有两个泛型变量,在使用时，要为两个泛型变量赋予数据类型。两个泛型变量的数据类型可以相同，也可以不同。

HashMap集合的特点:

• java.util.HashMap<k,v>集合 implements Map<k,v>接口，因此Map集合中的特点，HashMap中都有。
• HashMap集合底层是哈希表:查询的速度特别的快。JDK1.8之前:数组+单向链表。JDK1.8之后:数组+单向链表|红黑树(链表的长度超过8):提高查询的速度
• hashMap集合是一个无序的集合,存储元素和取出元素的顺序有可能不一致

LinkedHashMap集合的特点:

• java.util.LinkedHashMap<k,v>集合 extends HashMap<k,v>集合，因此Map集合中的特点，HashMap中都有。
• LinkedHashMap集合底层是哈希表+链表(保证迭代的顺序)
• LinkedHashMap集合是一个有序的集合,存储元素和取出元素的顺序是一致的

Map集合的常用方法

Map接口中定义了很多方法，常用的如下：

• public V put(K key, V value) : 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
• public V remove(Object key) : 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
• public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
• public boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。包含返回true,不包含返回false

方法代码演示

package demo01;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Demo01Map {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        public V put(K key, V value):  把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
            返回值:v
                存储键值对的时候,key不重复,返回值V是null
                存储键值对的时候,key重复,会使用新的value替换map中重复的value,返回被替换的value值
     */
        //创建Map集合对象,多态
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        //存储键值对的时候,key不重复,返回值V是null
        String v1 = map.put("李晨", "范冰冰1");
        System.out.println("v1:" + v1);//v1:null
        //存储键值对的时候,key重复,会使用新的value替换map中重复的value,返回被替换的value值
        String v2 = map.put("李晨", "范冰冰2");
        System.out.println("v2:" + v2);//v2:范冰冰1
        System.out.println(map);//{李晨=范冰冰2}

          /*
        public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
            返回值:V
                key存在,v返回被删除的值
                key不存在,v返回null
         */
        map.put("赵丽颖", "女神");
        map.put("凤姐", "女司机");
        map.put("林志玲", "不老女神");
        //key存在,v返回被删除的值
        String v3 = map.remove("凤姐");
        System.out.println("V3：" + v3);//V3：女司机
        // key不存在,v返回null
        String v4 = map.remove("周三");
        System.out.println("v4：" + v4);//v4：null

     /*
        public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
            返回值:
                key存在,返回对应的value值
                key不存在,返回null
     */
        //key存在,返回对应的value值
        System.out.println(map.get("林志玲"));//不老女神
        //   key不存在,返回null
        System.out.println(map.get("小三"));//null

        /*
        boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
        包含返回true,不包含返回false
      */
        //包含返回true
        System.out.println(map.containsKey("赵丽颖"));//true
        //不包含返回false
        System.out.println(map.containsKey("中奖绝缘体"));//false

    }
}

Map集合遍历键找值方式

键找值方式：即通过元素中的键，获取键所对应的值

Map集合中的方法:

• Set<K> keySet() 返回此映射中包含的键的 Set 视图。

实现步骤:

1. 使用Map集合中的方法keySet(),把Map集合所有的key取出来,存储到一个Set集合中
2. 遍历set集合,获取Map集合中的每一个key
3. 通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value

代码演示：

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class Demo02KeySet {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("赵丽颖", 168);
        map.put("杨颖", 165);
        map.put("林志玲", 178);

        //1.使用Map集合中的方法keySet(),把Map集合所有的key取出来,存储到一个Set集合中
        Set<String> set = map.keySet();

        //2.遍历set集合,获取Map集合中的每一个key
        //使用迭代器遍历Set集合
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String key = it.next();
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
        System.out.println("-------------------");
        //使用增强for遍历Set集合
        for (String key : set) {
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
        System.out.println("-------------------");
        //使用增强for遍历Set集合
        for (String key : map.keySet()) {
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
    }
}

代码执行后的结果

Entry键值对对象

我们已经知道， Map 中存放的是两种对象，一种称为key(键)，一种称为value(值)，它们在在 Map 中是一一对应关系，这一对对象又称做 Map 中的一个 Entry(项) 。 Entry 将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象，这样我们在遍历 Map 集合时，就可以从每一个键值对（ Entry ）对象中获取对应的键与对应的值。 既然Entry表示了一对键和值，那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法：

• public K getKey() ：获取Entry对象中的键。
• public V getValue() ：获取Entry对象中的值。

在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法：

• public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() : 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

Map集合遍历键值对方式

键值对方式：即通过集合中每个键值对(Entry)对象，获取键值对(Entry)对象中的键与值。

Map集合中的方法:

• Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。

操作步骤：

1. 获取Map集合中，所有的键值对(Entry)对象，以Set集合形式返回。方法提示: entrySet() 。
2. 遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合，得到每一个键值对(Entry)对象。
3. 通过键值对(Entry)对象，获取Entry对象中的键与值。 方法提示: getkey() getValue()

代码演示

package demo01;


import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class Demo03EntrySet {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("赵丽颖", 168);
        map.put("杨颖", 165);
        map.put("林志玲", 178);

        //1.使用Map集合中的方法entrySet(),把Map集合中多个Entry对象取出来,存储到一个Set集合中
        Set<Map.Entry<String, Integer>> set = map.entrySet();

        //2.遍历Set集合,获取每一个Entry对象
        //使用迭代器遍历Set集合
        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Map.Entry<String, Integer> entry = it.next();
            //3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
            String key = entry.getKey();
            Integer value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
        System.out.println("-----------------------");
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : set) {
            //3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
            String key = entry.getKey();
            Integer value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
    }
}

代码执行后的结果

HashMap存储自定义类型键值

练习：每位学生（姓名，年龄）都有自己的家庭住址。那么，既然有对应关系，则将学生对象和家庭住址存储到map集合中。学生作为键, 家庭住址作为值。注意，学生姓名相同并且年龄相同视为同一名学生。

当给HashMap中存放自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这时要保证对象唯一，必须复写对象的hashCode和equals方法。

 自定义Person类

package demo02;


import java.util.Objects;

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(name, age);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

编写测试类：

package demo02;


import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/*
    HashMap存储自定义类型键值
    Map集合保证key是唯一的:
        作为key的元素,必须重写hashCode方法和equals方法,以保证key唯一
 */
public class Demo01HashMapSavePerson {
    public static void main(String[] args) {

    /*
        HashMap存储自定义类型键值
        key:Person类型
            Person类就必须重写hashCode方法和equals方法,以保证key唯一
        value:String类型
            可以重复
     */

        //创建HashMap集合
        HashMap<Person, String> map = new HashMap<>();
        //往集合中添加元素
        map.put(new Person("女王", 18), "英国");
        map.put(new Person("秦始皇", 18), "秦国");
        map.put(new Person("普京", 30), "俄罗斯");
        map.put(new Person("女王", 18), "毛里求斯");
        //使用entrySet和增强for遍历Map集合
        Set<Map.Entry<Person, String>> set = map.entrySet();
        for (Map.Entry<Person, String> entry : set) {
            Person key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "-->" + value);
        }
    }

}

代码执行后的结果

LinkedHashMap

我们知道HashMap保证成对元素唯一，并且查询速度很快，可是成对元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，还要速度快怎么办呢？在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

Map集合练习

计算一个字符串中每个字符出现次数。

代码实现

package demo02;


import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;

/*
    练习:
        计算一个字符串中每个字符出现次数

    分析:
        1.使用Scanner获取用户输入的字符串
        2.创建Map集合,key是字符串中的字符,value是字符的个数
        3.遍历字符串,获取每一个字符
        4.使用获取到的字符,去Map集合判断key是否存在
            key存在:
                通过字符(key),获取value(字符个数)
                value++
                put(key,value)把新的value存储到Map集合中
            key不存在:
                put(key,1)
        5.遍历Map集合,输出结果
 */
public class Demo03MapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1.使用Scanner获取用户输入的字符串
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个字符串:");
        String str = sc.next();
        //2.创建Map集合,key是字符串中的字符,value是字符的个数
        HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<>();
        //3.遍历字符串,获取每一个字符
        for (char c : str.toCharArray()) {
            //4.使用获取到的字符,去Map集合判断key是否存在
            if (map.containsKey(c)) {
                //key存在
                Integer value = map.get(c);
                value++;
                map.put(c, value);
            } else {
                //key不存在
                map.put(c, 1);
            }
        }
        //5.遍历Map集合,输出结果
        for (Character key : map.keySet()) {
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
    }
}

JDK9对集合添加的优化

通常，我们在代码中创建一个集合（例如，List 或 Set ），并直接用一些元素填充它。 实例化集合，几个 add方法调用，使得代码重复。Java 9，添加了几种集合工厂方法,更方便创建少量元素的集合、map实例。新的List、Set、Map的静态工厂方法可以更方便地创建集合的不可变实例。

具体情况及注意事项如下代码所示 

package demo02;

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/*
    JDK9的新特性:
        List接口,Set接口,Map接口:里边增加了一个静态的方法of,可以给集合一次性添加多个元素
        static <E> List<E> of​(E... elements)
        使用前提:
            当集合中存储的元素的个数已经确定了,不在改变时使用
     注意:
        1.of方法只适用于List接口,Set接口,Map接口,不适用于接接口的实现类
        2.of方法的返回值是一个不能改变的集合,集合不能再使用add,put方法添加元素,会抛出异常
        3.Set接口和Map接口在调用of方法的时候,不能有重复的元素,否则会抛出异常
 */
public class Demo01JDK9 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("a", "b", "a", "c", "d");
        System.out.println(list);//[a, b, a, c, d]
        //list.add("w");//UnsupportedOperationException:不支持操作异常

        //Set<String> set = Set.of("a", "b", "a", "c", "d");//IllegalArgumentException:非法参数异常,有重复的元素
        Set<String> set = Set.of("a", "b", "c", "d");
        System.out.println(set);
        //set.add("w");//UnsupportedOperationException:不支持操作异常

        //Map<String, Integer> map = Map.of("张三", 18, "李四", 19, "王五", 20,"张三",19);////IllegalArgumentException:非法参数异常,有重复的元素
        Map<String, Integer> map = Map.of("张三", 18, "李四", 19, "王五", 20);
        System.out.println(map);//{王五=20, 李四=19, 张三=18}
        //map.put("赵四",30);//UnsupportedOperationException:不支持操作异常
    }
}

模拟斗地主洗牌发牌

按照斗地主的规则，完成洗牌发牌的动作。 具体规则：

1. 组装54张扑克牌将
2. 54张牌顺序打乱
3. 三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。
4. 查看三人各自手中的牌（按照牌的大小排序）、底牌
5. 手中扑克牌从大到小的摆放顺序：大王,小王,2,A,K,Q,J,10,9,8,7,6,5,4,3

代码实现

package demo02;


import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;

/*
    斗地主综合案例:有序版本
    1.准备牌
    2.洗牌
    3.发牌
    4.排序
    5.看牌
 */
public class DouDiZhu {
    public static void main(String[] args) {
        //1.准备牌
        //创建一个Map集合,存储牌的索引和组装好的牌
        HashMap<Integer, String> poker = new HashMap<>();
        //创建一个List集合,存储牌的索引
        ArrayList<Integer> pokerIndex = new ArrayList<>();
        //定义两个集合,存储花色和牌的序号
        List<String> colors = List.of("♠", "♥", "♣", "♦");
        List<String> numbers = List.of("2", "A", "K", "Q", "J", "10", "9", "8", "7", "6", "5", "4", "3");
        //把大王和小王存储到集合中
        //定义一个牌的索引
        int index = 0;
        poker.put(index, "大王");
        pokerIndex.add(index);
        index++;
        poker.put(index, "小王");
        pokerIndex.add(index);
        index++;
        //循环嵌套遍历两个集合,组装52张牌,存储到集合中
        for (String number : numbers) {
            for (String color : colors) {
                poker.put(index, color + number);
                pokerIndex.add(index);
                index++;
            }
        }
        //System.out.println(poker);
        //System.out.println(pokerIndex);

        /*
            2.洗牌
            使用Collections中的方法shuffle(List)
         */
        Collections.shuffle(pokerIndex);
        //System.out.println(pokerIndex);

        /*
            3.发牌
         */
        //定义4个集合,存储玩家牌的索引,和底牌的索引
        ArrayList<Integer> player01 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> player02 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> player03 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> diPai = new ArrayList<>();
        //遍历存储牌索引的List集合,获取每一个牌的索引
        for (int i = 0; i < pokerIndex.size(); i++) {
            Integer in = pokerIndex.get(i);
            //先判断底牌
            if (i >= 51) {
                //给底牌发牌
                diPai.add(in);
            } else if (i % 3 == 0) {
                //给玩家1发牌
                player01.add(in);
            } else if (i % 3 == 1) {
                //给玩家2发牌
                player02.add(in);
            } else if (i % 3 == 2) {
                //给玩家3发牌
                player03.add(in);
            }
        }

        /*
            4.排序
            使用Collections中的方法sort(List)
            默认是升序排序
         */
        Collections.sort(player01);
        Collections.sort(player02);
        Collections.sort(player03);
        Collections.sort(diPai);

        /*
            5.看牌
            调用看牌的方法
         */
        lookPoker("刘德华", poker, player01);
        lookPoker("周润发", poker, player02);
        lookPoker("周星驰", poker, player03);
        lookPoker("底牌", poker, diPai);
    }

    /*
        定义一个看牌的方法,提高代码的复用性
        参数:
            String name:玩家名称
            HashMap<Integer,String> poker:存储牌的poker集合
            ArrayList<Integer> list:存储玩家和底牌的List集合
        查表法:
             遍历玩家或者底牌集合,获取牌的索引
             使用牌的索引,去Map集合中,找到对应的牌
     */
    public static void lookPoker(String name, HashMap<Integer, String> poker, ArrayList<Integer> list) {
        //输出玩家名称,不换行
        System.out.print(name + ":");
        //遍历玩家或者底牌集合,获取牌的索引
        for (Integer key : list) {
            //使用牌的索引,去Map集合中,找到对应的牌
            String value = poker.get(key);
            System.out.print(value + " ");
        }
        System.out.println();//打印完每一个玩家的牌,换行
    }

}

代码执行后的结果