Java Map 与 Set 数据结构深度解析与实战对比

4. 实战代码示例

下面演示了 Map 的基本操作及注意事项：

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
    
    // 设置 k,v 值
    map.put("a", 2);
    map.put("c", 5);
    map.put("s", 21);
    
    // get：获取 key 对应的 value 值
    System.out.println(map.get("a"));      // 输出 2
    System.out.println(map.get("b"));      // 输出 null，key 不存在
    
    // getOrDefault：key 不存在时返回默认值
    System.out.println(map.getOrDefault("a", 1)); // 2
    System.out.println(map.getOrDefault("b", 3)); // 3
    
    // remove：删除指定 key 的映射
    map.remove("a");
    System.out.println(map.get("a"));      // 输出 null
    
    // 判断是否存在
    System.out.println(map.containsKey("c")); // true
    System.out.println(map.containsValue(10)); // false
    
    // 测试 TreeMap 的有序性
    Map<String, Integer> map1 = new TreeMap<>();
    map1.put("a", 2);
    map1.put("a", 3); // 覆盖之前的值
    map1.put("b", 3);
    map1.put("c", 6);
    
    // keySet: 返回 key 中不重复的集合
    Set<String> keySet = map1.keySet();
    System.out.println(keySet); // [a, b, c]
    
    // values: 返回 value 中可重复的集合
    Collection<Integer> values = map1.values();
    System.out.println(values); // [3, 3, 6] (注意这里逻辑有误，实际应为 [2, 3, 6] 因为 a 被覆盖了)
    // 修正：map1.put("a", 2) 后 put("a", 3)，所以 a 对应 3
    // 正确输出应为 [3, 3, 6] 如果之前有两个不同的 key 对应 3，或者 [3, 3, 6] 表示 b=3, c=6, a=3
    // 上面代码逻辑：a->3, b->3, c->6。values 顺序取决于遍历顺序，TreeMap 按 key 排序
    // 实际输出：[3, 3, 6]
    
    // entrySet: 返回所有的 key-value 映射
    Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map1.entrySet();
    System.out.println(entrySet); // [a=3, b=3, c=6]
}

注意事项：

• Key 唯一性：Map 中的 Key 是唯一的。如果放入相同的 Key，新的 Value 会覆盖旧的 Value。
• Null 处理：HashMap 允许 Key 和 Value 为 null；TreeMap 不允许 Key 为 null（因为需要比较），但 Value 可以为 null。
• 不可变性：Key 一旦放入，不建议修改其内容，否则会导致无法找到该 Entry。如需修改 Key，只能删除后重新插入。

5. HashMap vs TreeMap

三、Set 详解

1. 什么是 Set？

Set 继承自 Collection 接口，主要用于存储不重复的元素。常见实现类有 HashSet 和 TreeSet。

• HashSet：基于哈希表，不保证元素有序。
• TreeSet：基于红黑树，会对元素进行自然排序或自定义排序。

2. 常用方法概览

3. 实战代码示例

public static void main(String[] args) {
    Set<Integer> set1 = new HashSet<>();
    
    // add：添加元素，重复不会添加
    set1.add(5);
    set1.add(20);
    set1.add(15);
    set1.add(8);
    
    // remove：移除元素
    set1.remove(20);
    
    // 判断包含
    System.out.println(set1.contains(5));   // true
    System.out.println(set1.contains(2));   // false
    
    // 迭代器遍历
    Iterator<Integer> iterator = set1.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.print(iterator.next() + " ");
    }
    System.out.println();
    
    // isEmpty 与 size
    System.out.println(set1.isEmpty());     // false
    System.out.println(set1.size());        // 3
    
    // toArray：转换为数组
    Integer[] toArray = set1.toArray(new Integer[0]);
    for (Integer x : toArray) {
        System.out.print(x + " ");
    }
    System.out.println();
    
    // containsAll & addAll
    Set<Integer> set2 = new HashSet<>();
    set2.add(1); set2.add(2); set2.add(3);
    Set<Integer> set3 = new HashSet<>();
    set3.add(1); set3.add(2);
    
    boolean containsAll = set2.containsAll(set3);
    System.out.println(containsAll); // true
    
    // TreeSet 自动排序
    Set<Integer> set4 = new TreeSet<>();
    set4.add(1); set4.add(5); set4.add(19);
    Set<Integer> set5 = new TreeSet<>();
    set5.add(2); set5.add(1); set5.add(6);
    
    set4.addAll(set5);
    Iterator<Integer> iterator1 = set4.iterator();
    while (iterator1.hasNext()) {
        System.out.print(iterator1.next() + " "); // 1 2 5 6 19
    }
}

注意事项：

• Set 只存储 Key，且要求 Key 唯一。
• 如果要修改 Set 中的元素，必须先删除再插入。
• TreeSet 底层原理：TreeSet 的底层实际上是使用 TreeMap 实现的，它将传入的对象作为 Key，一个固定的 Object 作为 Value 存入 Map 中。

4. HashSet vs TreeSet

四、Map 与 Set 的区别总结

在实际开发中，选择哪种结构取决于你的业务需求：如果需要快速查找并关联数据，选 Map；如果只需要判断存在性或去重，选 Set。