Java基础—集合框架（三）

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集合框架（三）

一、Map集合

1.概述
Map集合用于存储键值对，且它保证键的唯一性，并且每个键最多只能映射一个值。Map集合是Set集合的底层实现，其和Collection在集合框架中并列存在。

2.Map集合共性方法
1）添加操作

-V put(K key, V value)：添加指定的键值对
-void putAll(Map<？ extends K, ？ extends V>, m)：添加指定Map集合

注意：
put()会返回该键对应的被覆盖的值
第一次存储put("01", "zhangsan");返回null；"01"键对应的被覆盖的值为null；
第二次存储put("01", "wangwu");返回"zhangsan"；"01"键对应的被覆盖的值为"zhangsan"；

2）删除操作

-void clear()：清楚所有映射关系
-V remove(Object key)：根据键删除映射值

3）判断操作

-boolean containsKey(Object key)：判断是否包含指定键的映射关系
-boolean containsValue(Object value)：判断是否包含指定值的映射关系
-boolean isEmpty()：判断是否为空

4）获取操作

-V get(Object Key)：通过键获得值
-int size()：获取Map长度
-Collection values()：返回所有的映射的值
-Set entrySet()：返回包含的映射关系
-Set keySet()：返回包含的键

3.Map集合子类

  • Map
    • HashTable
    • HashMap
    • TreeMap

1）HashTable
HashTable底层是哈希表数据结构。此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值上。任何非null的对象都可以做键或值。为了成功在哈希表中存储和获取对象，用作键的对象必须实现hashCode()方法和equals()方法。HashTable类是线程同步的。

2）HashMap
HashMap底层是哈希表数据结构。此类与HashTable大致相同，但允许使用null的对象作为键或值。HashMap不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。HashMap类是线程不同步的，效率高于HashTable。

3）TreeMap
TreeMap底层是二叉树数据结构。此类可以实现为Map集合中的键排序。TreeMap线程不同步。

4.Map集合方法应用
演示Map集合基本方法。

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

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

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> hm = new HashMap<String, String>();

        /* 添加操作 */
        hm.put("01", "java01");
        hm.put("02", "java02");
        hm.put("03", "java03");
        hm.put("04", "java04");

        System.out.println(hm);

        /* 清空Map集合 */
        hm.clear();
        /* 删除04键及其值 */
        hm.remove("04");
        System.out.println(hm);

        /* Map中是否包含指定键或值 */
        System.out.println(hm.containsKey("02"));
        System.out.println(hm.containsValue("java03"));

        /* 通过键获取值 */
        System.out.println(hm.get("01"));
        /* 获取Map长度 */
        System.out.println(hm.size());

        Collection<String> c = hm.values();

        for(String str : c) {
            System.out.println("Collection: " + str);
        }
    }
}

程序输出结果：

{01=java01, 02=java02, 03=java03, 04=java04}
{01=java01, 02=java02, 03=java03}
true
true
java01
3
Collection: java01
Collection: java02
Collection: java03

5.Map集合元素取出方式
1）keySet()方法
将Map中所有的key存入Set集合，再通过Set集合的迭代器将所有key取出，最后通过get()方法获取每个key的对应值。

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

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

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        keySet();
        entrySet();
    }

    private static void keySet() {
        Map<String, String> hm = new HashMap<String, String>();

        hm.put("01", "java01");
        hm.put("02", "java02");
        hm.put("03", "java03");
        hm.put("04", "java04");

        for(Iterator<String> it = hm.keySet().iterator(); it.hasNext(); ) {
            String key = it.next();
            System.out.println(key + "::" + hm.get(key));
        }
    }
｝

程序输出结果：

01::java01
02::java02
03::java03
04::java04

2）entrySet()方法
将Map集合中的映射关系存入到Set集合中。该关系的数据类型是Map.Entry。

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

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

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        keySet();
        entrySet();
    }

    private static void entrySet() {
        Map<String, String> hm = new HashMap<String, String>();

        hm.put("01", "java01");
        hm.put("02", "java02");
        hm.put("03", "java03");
        hm.put("04", "java04");

        for(Iterator<Map.Entry<String, String>> it = hm.entrySet().iterator();  it.hasNext(); ) {
            Map.Entry<String, String> me = it.next();
            System.out.println(me.getKey() + "-----" + me.getValue());
        }
    }
｝

程序输出结果：

01-----java01
02-----java02
03-----java03
04-----java04
这里写图片描述

高能：
Map.Entry中的Entry，是一个接口。它是Map接口中的内部接口。示例代码：

interface Map {
    public static interface Entry {
        public abstract Object getKey();
        public abstract Object getValue();
    }
}

6.Map练习
1）练习1
每一个学生有对应的归属地，用Map集合存储学生Student，地址String。学生的属性有姓名，年龄。当姓名和年龄相同时视为同一学生，保证学生唯一性。

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

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

public class MapTest {
    public static void main(String[] args) {
        Map<MyStudent, String> m = new HashMap<MyStudent, String>();

        m.put(new MyStudent("lisi01", 12), "beijing"); 
        m.put(new MyStudent("lisi03", 14), "shanghai"); 
        m.put(new MyStudent("lisi03", 14), "hangzhou"); 
        m.put(new MyStudent("lisi04", 15), "chengdu"); 
        m.put(new MyStudent("lisi02", 13), "shenzhen"); 

        /*
         * keySet()取出
         */
        for(Iterator<MyStudent> it = m.keySet().iterator(); it.hasNext(); ) {
            MyStudent stu = it.next();
            System.out.println(stu.toString() + "------" + m.get(stu));
        }

        /*
         * entrySet()取出 
         */
        for(Iterator<Map.Entry<MyStudent, String>> iter = m.entrySet().iterator(); iter.hasNext(); ) {
            Map.Entry<MyStudent, String> me = iter.next();
            MyStudent stu = me.getKey();
            String str = me.getValue();
            System.out.println(stu.toString() + "::" + str);
        }
    }
}

class MyStudent implements Comparable<MyStudent> {
    private String name;
    private int age;

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

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

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    /*
     * 复写compareTo方法，确保存入二叉树数据结构中有比较性
     */
    public int compareTo(MyStudent stu) {
        int num = new Integer(this.age).compareTo(new Integer(stu.age));

        if(num == 0) {
            return this.name.compareTo(stu.name);
        }

        return num;
    }

    /*
     * 复写hashCode方法，确保键的唯一性
     */
    public int hashCode() {
        return this.name.hashCode() + this.age * 37;
    }

    /*
     * 复写equals方法，确保键的唯一性
     */
    public boolean equals(Object obj) {
        if(!(obj instanceof MyStudent)) {
            throw new ClassCastException("Class not match...");
        }
        MyStudent stu = (MyStudent)obj;
        return this.name.equals(stu.name) && this.age == stu.age;
    }

    public String toString() {
        return this.name + "===" + this.age;
    }
}

程序输出结果：

lisi03===14------hangzhou
lisi01===12------beijing
lisi04===15------chengdu
lisi02===13------shenzhen
lisi03===14::hangzhou
lisi01===12::beijing
lisi04===15::chengdu
lisi02===13::shenzhen

2）练习2
对学生对象的姓名进行升序排序。

示例代码（MyStudent类同上）：

package com.heisejiuhuche.Collection;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        Map<MyStudent, String> tm = new TreeMap<MyStudent, String>(new MyComparator());

        tm.put(new MyStudent("alisi03", 14), "shanghai"); 
        tm.put(new MyStudent("blisi03", 14), "hangzhou"); 
        tm.put(new MyStudent("dlisi04", 15), "chengdu"); 
        tm.put(new MyStudent("lisi02", 13), "shenzhen"); 
        tm.put(new MyStudent("lisi01", 12), "beijing"); 

        for(Iterator<Map.Entry<MyStudent, String>> it = tm.entrySet().iterator(); it.hasNext(); ) {
            Map.Entry<MyStudent, String> me = it.next();
            MyStudent stu = me.getKey();
            String str = me.getValue();
            System.out.println(stu.toString() + "***" + str);
        }
    }
}

class MyComparator implements Comparator<MyStudent> {
    public int compare(MyStudent s1, MyStudent s2) {
        int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());

        if(num == 0) {
            return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));
        }

        return num;
    }
}

声明了比较器，按姓名排序。程序输出结果：

alisi03===14***shanghai
blisi03===14***hangzhou
dlisi04===15***chengdu
lisi01===12***beijing
lisi02===13***shenzhen

3）练习3
获取"abg%c*_-dabc*()!gf"字符串中每个字母出现的次数。打印结果为：a(1)c(2)....

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

/**
 * 1.将字符串转换为字符数组；声明TreeMap集合
 * 2.遍历字符数组，将每一个字母（不是字母忽略）在TreeMap中的键取值
 * 3.如果该字母没有值，就将该字母和1存入TreeMap
 * 4.如果有值，就获取该字母键所对应的值，将该值自增1，并和字母一起存入TreeMap
 * 5.声明StringBuilder容器，将最终结果按格式存入容器，打印
 */

import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "abag%c*_-dadbc*()!gfkk";

        System.out.println(charCount(str));
    }

    public static String charCount(String str) {
        /* 声明集合 */
        Map<Character, Integer> tm = new TreeMap<Character, Integer>();

        /* 将字符串转换为字符数组 */
        char[] ch = str.toCharArray();

        /* 声明变量用于获取字母键对应的值 */
        int count = 0;

        /* 遍历字符数组，将每个字母键在集合中做匹配 */
        for (int x = 0; x < ch.length; x++) {
            if (!Character.isLetter(ch[x])) {
                continue;
            }

            /* 获取每个字母键对应的值 */
            Integer value = tm.get(ch[x]);

            /* 如果值不为空，则用count记录value */
            if (!(value == null)) {
                count = value;
            }
            /*
             * 如果值不为空，count则为value的值，自增1； 如果值为空，count则为0，自增1
             */
            count++;
            /* 将字母和count存入集合 */
            tm.put(ch[x], count);
            /* count清零，以便下次使用 */
            count = 0;
        }

        /* 声明StringBuilder容器 */
        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        /* 取出最终结果的键值对，分别按格式存入StringBuilder */
        for (Iterator<Map.Entry<Character, Integer>> it = tm.entrySet()
                .iterator(); it.hasNext();) {
            Map.Entry<Character, Integer> me = it.next();
            sb.append(me.getKey()).append("(").append(me.getValue())
                    .append(")");
        }

        return sb.toString();
    }
}

程序输出结果：

a(3)b(2)c(2)d(2)f(1)g(2)k(2)

二、Map扩展知识

Map集合的集合嵌套。现在有一所学校，学校中有很多教室，每个教室里面有很多学生，学生有学号和姓名。学校和教室是一个映射关系，教室里面的学生的学号和姓名是一个映射关系。那么可以理解成，一个Map存储着学生的映射，这个学生Map构成教室，嵌套在学校和教室的映射关系Map中。现在要求，在教室中添加学生映射，在学校中添加教室，最后打印每个教室中学生的学好和姓名。

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

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

public class TreeMapEmbedTest {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Map<String, String>> school = new HashMap<String, Map<String, String>>();

        Map<String, String> classroom1 = new HashMap<String, String>();

        Map<String, String> classroom2 = new HashMap<String, String>();

        school.put("classroom1", classroom1);
        school.put("classromm2", classroom2);

        classroom1.put("01", "zhangsan");
        classroom1.put("02", "wangwu");
        classroom2.put("03", "zhaoliu");
        classroom2.put("04", "zhouqi");

        printMap(school);
    }

    /* 循环遍历外层学校集合，取出教室名和教室集合，并打印；
     * 再遍历教室集合，取出学生学号和姓名，并打印；
     */
    private static void printMap(Map<String, Map<String, String>> hm) {
        for(Iterator<Map.Entry<String, Map<String, String>>> itSch = hm.entrySet().iterator(); itSch.hasNext(); ) {
            Map.Entry<String, Map<String, String>> me1 = itSch.next();
            HashMap<String, String> stu = (HashMap)me1.getValue();
            System.out.println(me1.getKey());
            for(Iterator<Map.Entry<String, String>> itCla = stu.entrySet().iterator(); itCla.hasNext(); ) {
                Map.Entry<String, String> me2 = itCla.next();
                System.out.println(me2.getKey() + "::" + me2.getValue());
            }
        }
    }
}

程序输出结果：

classromm2
03::zhaoliu
04::zhouqi
classroom1
01::zhangsan
02::wangwu

一般情况下，不会出现这样的集合嵌套；因为学生的属性学号和姓名，会被封装成学生类。那么上述情况变为，学校和教室是一个对应关系，教室和学生类是一个对应关系。学校和教室的关系存储在Map集合，教室中存储学生对象而不是映射关系，所以教室变为一个List集合即可。

示例代码：

package com.heisejiuhuche.Collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class TreeMapEmbedTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, List<Stu>> school = new HashMap<String, List<Stu>>();

        List<Stu> classroom1 = new ArrayList<Stu>();
        List<Stu> classroom2 = new ArrayList<Stu>();

        school.put("classroom1", classroom1);
        school.put("classroom2", classroom2);

        classroom1.add(new Stu("01", "zhangsan"));
        classroom1.add(new Stu("02", "wangwu"));
        classroom2.add(new Stu("03", "zhaoliu"));
        classroom2.add(new Stu("04", "zhouqi"));

        printMap(school);
    }

    /* 
     * 循环遍历外层学校集合，取出教室名和教室集合，并打印；
     * 再遍历教室集合，取出学生学号和姓名，并打印；
     */
    private static void printMap(Map<String, List<Stu>> hm) {
        for(Iterator<Map.Entry<String, List<Stu>>> itSch = hm.entrySet().iterator(); itSch.hasNext(); ) {
            Map.Entry<String, List<Stu>> me1 = itSch.next();
            System.out.println(me1.getKey());
            ArrayList<Stu> stu = (ArrayList)me1.getValue();
            for(Iterator<Stu> itStu = stu.iterator(); itStu.hasNext(); ) {
                System.out.println(itStu.next().toString());
            }
        }
    }
}

/*
 * 声明学生类
 */
class Stu {
    private String id;
    private String name;

    Stu(String id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public String toString() {
        return this.id + "::" + this.name;
    }
}

程序输出结果：

classroom1
01::zhangsan
02::wangwu
classroom2
03::zhaoliu
04::zhouqi

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