Java之Map接口（双列集合）

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。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，子类拥有Map集合的全部特点。常用的子类有HashMap集合、LinkedHashMap集合。

HashMap集合的特点:

java.util.HashMap<k,v> implements Map<k,v>
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的特点:

Java.util.LinkedHashMap<k,v> extends HashMap<k,v>
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接口中的常用方法

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。

代码举例

package demo01Map;

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

public class MapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //多态：创建Map集合
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        /*
        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
     */
        map.put("张三", 18);
        map.put("李四", 19);
        //查看集合
        System.out.println(map);//{李四=19, 张三=18}
        Integer age = map.put("张三", 20);
        System.out.println("返回被替换的value值:" + age);//返回被替换的value值:18
        //查看集合
        System.out.println(map);//{李四=19, 张三=20}
         /*
        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
        */
        System.out.println("获取集合中不存在的Key,其返回值是：" + map.get("王五"));//获取集合中不存在的Key,其返回值是：null
        System.out.println("获取集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：" + map.get("李四"));//获取集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：19
        //查看集合,集合里的数据没有改变
        System.out.println(map);//{李四=19, 张三=20}
        /*
        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
     */
        System.out.println("删除集合中不存在的key,其返回值是:" + map.remove("王五"));//删除集合中不存在的key,其返回值是:null
        System.out.println("删除集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：" + map.remove("李四"));//删除集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：19
        //查看集合,集合里的数据发生改变
        System.out.println(map);//{张三=20}
          /*
        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
        */
        System.out.println("集合中是否包含指定的key:" + map.containsKey("张三"));//集合中是否包含指定的key:true
        System.out.println("集合中是否包含指定的key:" + map.containsKey("李四"));//集合中是否包含指定的key:false
    }
}

public Set keySet() : 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
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)。

遍历Map集合

Map集合遍历键找值方式

即通过元素中的键，获取键所对应的值

分析步骤：

获取Map中所有的键，由于键是唯一的，所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示：public Set keySet() : 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
遍历键的Set集合，得到每一个键。
根据键，获取键所对应的值。方法提示: public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。

代码举例

package demo01Map;

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

public class MapKeySet {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        //添加元素到集合中去
        map.put("早餐", "6元");
        map.put("中餐", "20元");
        map.put("晚餐", "15元");
        map.put("夜宵", "8元");
        //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> s = map.keySet();
        //2.遍历set集合,获取Map集合中的每一个key,可以是迭代器也可以是增强for遍历
        for (String i : s) {
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            System.out.println("集合中的key:" + i + " 对应的value: " + map.get(i));
        }
    }
}

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。

操作步骤：

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() 。
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。
通过键值对(Entry)对象，获取Entry对象中的键与值。方法提示: getkey() getValue()

代码举例

package demo01Map;

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

public class MapEntry {
    public static void main(String[] args) {
        //多态创建Map集合
        Map<String, String> stringMap = new HashMap<>();
        //添加元素
        stringMap.put("早餐", "包子");
        stringMap.put("中餐", "红烧茄子");
        stringMap.put("晚餐", "青椒小炒肉");
        //1 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)。
        Set<Map.Entry<String, String>> entries = stringMap.entrySet();
        //使用获取迭代器，也可以使用增强for
        Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = entries.iterator();
        // 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。
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<String, String> next = iterator.next();
            //public K getKey() ：获取Entry对象中的键。
            //public V getValue() ：获取Entry对象中的值。
            System.out.println("集合中的key" + next.getKey() + " 对应集合中的Value:" + next.getValue());
        }

    }
}

代码执行结果

HashMap存储自定义类型键值

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。

自定义类型Student类

package demo01Map;

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    //重写hashCode和equals方法

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

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(name, age);
    }

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

    public Student() {
    }

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

定义集合，自定义类型作为Key

package demo01Map;

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

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1,创建HashMap集合对象。
        Map<Student, String> map = new HashMap<Student, String>();
        //2,添加元素。自定义类型为key
        map.put(new Student("张三", 20), "早餐");
        map.put(new Student("张四", 21), "中餐");
        map.put(new Student("张五", 22), "晚餐");
        map.put(new Student("张三", 20), "夜宵");

        //遍历元素，键找值
        Set<Student> keySet = map.keySet();
        for (Student key : keySet) {
            String value = map.get(key);
            System.out.println("key：" + key.toString() + "对应 value：" + value);
        }
    }
}

代码执行后的结果

LinkedHashMap类

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。如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致，可以使用 java.util.LinkedHashMap 集合来存放。底层原理:哈希表+链表(记录元素的顺序)

Hashtable类

Hashtable类从JDK1.0开始，此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值。任何非 null 对象都可以用作键或值。

package demo01Map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

/*
    java.util.HashTable<K,V>集合 implements Map<K,V>接口

    HashTable:底层也是一个哈希表,是一个线程安全的集合,是单线程集合,速度慢
    HashMap:底层是一个哈希表,是一个线程不安全的集合,是多线程的集合,速度快

    HashMap集合(之前学的所有的集合):可以存储null值,null键
    HashTable集合,不能存储null值,null键

    HashTable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了
    HashTable的子类Properties依然活跃在历史舞台
    Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合
 */
public class HashTableTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put(null, "a");
        map.put("b", null);
        map.put(null, null);
        System.out.println(map);//{null=null, b=null}

        Hashtable<String, String> table = new Hashtable<>();
        //table.put(null,"a");//NullPointerException
        //table.put("b",null);//NullPointerException
        // table.put(null, null);//NullPointerException
    }
}

Map集合练习

需求：

计算一个字符串中每个字符出现次数。

代码实现

package demo01Map;

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

/*
    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 MapTest {
    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);
        }
    }
}

代码执行后的结果

模拟斗地主洗牌发牌

具体规则：

组装54张扑克牌将
54张牌顺序打乱
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。
查看三人各自手中的牌（按照牌的大小排序）、底牌
规则：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

案例需求分析

1. 准备牌：

完成数字与纸牌的映射关系：
使用双列Map(HashMap)集合，完成一个数字与字符串纸牌的对应关系(相当于一个字典)。

2. 洗牌：

通过数字完成洗牌发牌

3. 发牌：

将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌，剩余牌通过对3取模依次发牌。存放的过程中要求数字大小与斗地主规则的大小对应。将代表不同纸牌的数字分配给不同的玩家与底牌。

4. 看牌：

通过Map集合找到对应字符展示。
通过查询纸牌与数字的对应关系，由数字转成纸牌字符串再进行展示。

代码实现

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
    }

}

代码执行后结果