集合框架与泛型：Map集合¶

概述¶

在Java中，Map接口是集合框架的一部分，用于存储键值对（key-value pairs）。与List和Set不同，Map中的元素是无序的，并且每个键只能映射到一个值。Map接口的常见实现类包括HashMap、TreeMap和LinkedHashMap。

Map接口的基本概念¶

键值对¶

Map中的每个元素都是一个键值对，其中键（key）是唯一的，而值（value）可以重复。通过键可以快速查找对应的值。

常用方法¶

put(K key, V value)：将指定的键值对插入到Map中。
get(Object key)：返回指定键所映射的值。
remove(Object key)：移除指定键的映射。
containsKey(Object key)：判断Map中是否包含指定的键。
containsValue(Object value)：判断Map中是否包含指定的值。
keySet()：返回Map中所有键的集合。
values()：返回Map中所有值的集合。
entrySet()：返回Map中所有键值对的集合。

Map的实现类¶

HashMap¶

HashMap是最常用的Map实现类，它基于哈希表实现，允许null键和null值。HashMap不保证元素的顺序。

TreeMap¶

TreeMap基于红黑树实现，元素按照键的自然顺序或自定义比较器排序。TreeMap不允许null键，但允许null值。

LinkedHashMap¶

LinkedHashMap是HashMap的子类，它维护了一个双向链表，因此可以保持元素的插入顺序或访问顺序。

代码示例¶

示例1：使用HashMap存储和检索数据¶

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

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个HashMap实例
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();

        // 向Map中添加键值对
        map.put("Alice", 25);
        map.put("Bob", 30);
        map.put("Charlie", 35);

        // 通过键获取值
        System.out.println("Alice's age: " + map.get("Alice")); // 输出: Alice's age: 25

        // 遍历Map中的所有键值对
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " is " + entry.getValue() + " years old.");
        }
    }
}

示例2：使用TreeMap按自然顺序排序¶

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

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个TreeMap实例
        Map<String, Integer> map = new TreeMap<>();

        // 向Map中添加键值对
        map.put("Charlie", 35);
        map.put("Alice", 25);
        map.put("Bob", 30);

        // 遍历Map中的所有键值对，按键的自然顺序排序
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " is " + entry.getValue() + " years old.");
        }
    }
}

示例3：使用LinkedHashMap保持插入顺序¶

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

public class LinkedHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个LinkedHashMap实例
        Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();

        // 向Map中添加键值对
        map.put("Charlie", 35);
        map.put("Alice", 25);
        map.put("Bob", 30);

        // 遍历Map中的所有键值对，保持插入顺序
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " is " + entry.getValue() + " years old.");
        }
    }
}

练习题¶

练习1：统计字符串中每个字符出现的次数¶

编写一个程序，使用HashMap统计给定字符串中每个字符出现的次数。例如，输入字符串"hello"，输出应为{h=1, e=1, l=2, o=1}。

练习2：按值排序Map¶

编写一个程序，使用TreeMap对HashMap中的值进行排序。例如，给定HashMap {Alice=25, Bob=30, Charlie=35}，输出应为{Alice=25, Bob=30, Charlie=35}。

练习3：实现一个简单的电话簿¶

使用LinkedHashMap实现一个简单的电话簿程序，允许用户添加、删除和查找联系人。要求程序能够保持联系人的插入顺序。

总结¶

Map接口用于存储键值对，键是唯一的，值可以重复。
HashMap是最常用的Map实现类，基于哈希表实现，不保证顺序。
TreeMap基于红黑树实现，按键的自然顺序或自定义比较器排序。
LinkedHashMap是HashMap的子类，可以保持元素的插入顺序或访问顺序。
常用的Map方法包括put、get、remove、containsKey、containsValue、keySet、values和entrySet。

通过本主题的学习，你应该能够理解Map接口的基本概念，并能够使用HashMap、TreeMap和LinkedHashMap进行数据的存储和操作。