Java筆記——【Map】

寅貝勒發表於2020-11-04

Java筆記

【Map】

主要內容

Map集合

教學目標

能夠說出Map集合特點
使用Map集合新增方法儲存資料
使用”鍵找值”的方式遍歷Map集合
使用”鍵值對”的方式遍歷Map集合
能夠使用HashMap儲存自定義鍵值對的資料
能夠使用HashMap編寫鬥地主洗牌發牌案例

第一章 Map集合

1.1 概述

現實生活中，我們常會看到這樣的一種集合：IP地址與主機名，身份證號與個人，系統使用者名稱與系統使用者物件等，這種一一對應的關係，就叫做對映。Java提供了專門的集合類用來存放這種物件關係的物件，即java.util.Map介面。

我們通過檢視Map介面描述，發現Map介面下的集合與Collection介面下的集合，它們儲存資料的形式不同，如下圖。

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Collection中的集合，元素是孤立存在的（理解為單身），向集合中儲存元素採用一個個元素的方式儲存。
Map中的集合，元素是成對存在的(理解為夫妻)。每個元素由鍵與值兩部分組成，通過鍵可以找對所對應的值。
Collection中的集合稱為單列集合，Map中的集合稱為雙列集合。
需要注意的是，Map中的集合不能包含重複的鍵，值可以重複；每個鍵只能對應一個值。

1.2 Map常用子類

通過檢視Map介面描述，看到Map有多個子類，這裡我們主要講解常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

HashMap<K,V>：儲存資料採用的雜湊表結構，元素的存取順序不能保證一致。由於要保證鍵的唯一、不重複，需要重寫鍵的hashCode()方法、equals()方法。
LinkedHashMap<K,V>：HashMap下有個子類LinkedHashMap，儲存資料採用的雜湊表結構+連結串列結構。通過連結串列結構可以保證元素的存取順序一致；通過雜湊表結構可以保證的鍵的唯一、不重複，需要重寫鍵的hashCode()方法、equals()方法。

tips：Map介面中的集合都有兩個泛型變數<K,V>,在使用時，要為兩個泛型變數賦予資料型別。兩個泛型變數<K,V>的資料型別可以相同，也可以不同。

1.3 Map介面中的常用方法

Map介面中定義了很多方法，常用的如下：

public V put(K key, V value): 把指定的鍵與指定的值新增到Map集合中。
public V remove(Object key): 把指定的鍵所對應的鍵值對元素在Map集合中刪除，返回被刪除元素的值。
public V get(Object key) 根據指定的鍵，在Map集合中獲取對應的值。
boolean containsKey(Object key) 判斷集合中是否包含指定的鍵。
public Set<K> keySet(): 獲取Map集合中所有的鍵，儲存到Set集合中。
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 獲取到Map集合中所有的鍵值對物件的集合(Set集合)。

Map介面的方法演示

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //建立 map物件
        HashMap<String, String>  map = new HashMap<String, String>();

        //新增元素到集合
        map.put("黃曉明", "楊穎");
        map.put("文章", "馬伊琍");
        map.put("鄧超", "孫儷");
        System.out.println(map);

        //String remove(String key)
        System.out.println(map.remove("鄧超"));
        System.out.println(map);

        // 想要檢視 黃曉明的媳婦 是誰
        System.out.println(map.get("黃曉明"));
        System.out.println(map.get("鄧超"));    
    }
}

tips:

使用put方法時，若指定的鍵(key)在集合中沒有，則沒有這個鍵對應的值，返回null，並把指定的鍵值新增到集合中；

若指定的鍵(key)在集合中存在，則返回值為集合中鍵對應的值（該值為替換前的值），並把指定鍵所對應的值，替換成指定的新值。

1.4 Map集合遍歷鍵找值方式

鍵找值方式：即通過元素中的鍵，獲取鍵所對應的值

分析步驟：

獲取Map中所有的鍵，由於鍵是唯一的，所以返回一個Set集合儲存所有的鍵。方法提示:keyset()
遍歷鍵的Set集合，得到每一個鍵。
根據鍵，獲取鍵所對應的值。方法提示:get(K key)

程式碼演示：

public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //建立Map集合物件 
        HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
        //新增元素到集合 
        map.put("胡歌", "霍建華");
        map.put("郭德綱", "于謙");
        map.put("薛之謙", "大張偉");

        //獲取所有的鍵  獲取鍵集
        Set<String> keys = map.keySet();
        // 遍歷鍵集 得到 每一個鍵
        for (String key : keys) {
          	//key  就是鍵
            //獲取對應值
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key+"的CP是："+value);
        }  
    }
}

遍歷圖解：

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1.5 Entry鍵值對物件

我們已經知道，Map中存放的是兩種物件，一種稱為key(鍵)，一種稱為value(值)，它們在在Map中是一一對應關係，這一對物件又稱做Map中的一個Entry(項)。Entry將鍵值對的對應關係封裝成了物件。即鍵值對物件，這樣我們在遍歷Map集合時，就可以從每一個鍵值對（Entry）物件中獲取對應的鍵與對應的值。

既然Entry表示了一對鍵和值，那麼也同樣提供了獲取對應鍵和對應值得方法：

public K getKey()：獲取Entry物件中的鍵。
public V getValue()：獲取Entry物件中的值。

在Map集合中也提供了獲取所有Entry物件的方法：

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 獲取到Map集合中所有的鍵值對物件的集合(Set集合)。

1.6 Map集合遍歷鍵值對方式

鍵值對方式：即通過集合中每個鍵值對(Entry)物件，獲取鍵值對(Entry)物件中的鍵與值。

操作步驟與圖解：

獲取Map集合中，所有的鍵值對(Entry)物件，以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()。
遍歷包含鍵值對(Entry)物件的Set集合，得到每一個鍵值對(Entry)物件。
通過鍵值對(Entry)物件，獲取Entry物件中的鍵與值。方法提示:getkey() getValue()

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立Map集合物件 
        HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
        // 新增元素到集合 
        map.put("胡歌", "霍建華");
        map.put("郭德綱", "于謙");
        map.put("薛之謙", "大張偉");

        // 獲取 所有的 entry物件  entrySet
        Set<Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet();

        // 遍歷得到每一個entry物件
        for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
           	// 解析 
            String key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();  
            System.out.println(key+"的CP是:"+value);
        }
    }
}

遍歷圖解：

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tips：Map集合不能直接使用迭代器或者foreach進行遍歷。但是轉成Set之後就可以使用了。

1.7 HashMap儲存自定義型別鍵值

練習：每位學生（姓名，年齡）都有自己的家庭住址。那麼，既然有對應關係，則將學生物件和家庭住址儲存到map集合中。學生作為鍵, 家庭住址作為值。

注意，學生姓名相同並且年齡相同視為同一名學生。

編寫學生類：

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

    public Student() {
    }

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

    @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);
    }
}

編寫測試類：

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1,建立Hashmap集合物件。
        Map<Student,String>map = new HashMap<Student,String>();
        //2,新增元素。
        map.put(newStudent("lisi",28), "上海");
        map.put(newStudent("wangwu",22), "北京");
        map.put(newStudent("zhaoliu",24), "成都");
        map.put(newStudent("zhouqi",25), "廣州");
        map.put(newStudent("wangwu",22), "南京");
        
        //3,取出元素。鍵找值方式
        Set<Student>keySet = map.keySet();
        for(Student key: keySet){
            Stringvalue = map.get(key);
            System.out.println(key.toString()+"....."+value);
        }
    }
}

當給HashMap中存放自定義物件時，如果自定義物件作為key存在，這時要保證物件唯一，必須複寫物件的hashCode和equals方法(如果忘記，請回顧HashSet存放自定義物件)。
如果要保證map中存放的key和取出的順序一致，可以使用java.util.LinkedHashMap集合來存放。

1.8 LinkedHashMap

我們知道HashMap保證成對元素唯一，並且查詢速度很快，可是成對元素存放進去是沒有順序的，那麼我們要保證有序，還要速度快怎麼辦呢？

在HashMap下面有一個子類LinkedHashMap，它是連結串列和雜湊表組合的一個資料儲存結構。

public class LinkedHashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();
        map.put("鄧超", "孫儷");
        map.put("李晨", "范冰冰");
        map.put("劉德華", "朱麗倩");
        Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
        for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
            System.out.println(entry.getKey() + "  " + entry.getValue());
        }
    }
}

結果:

鄧超  孫儷
李晨  范冰冰
劉德華  朱麗倩

1.9 Map集合練習

需求：

計算一個字串中每個字元出現次數。

分析：

獲取一個字串物件
建立一個Map集合，鍵代表字元，值代表次數。
遍歷字串得到每個字元。
判斷Map中是否有該鍵。
如果沒有，第一次出現，儲存次數為1；如果有，則說明已經出現過，獲取到對應的值進行++，再次儲存。
列印最終結果

程式碼：

public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
        //友情提示
        System.out.println("請錄入一個字串:");
        String line = new Scanner(System.in).nextLine();
        // 定義 每個字元出現次數的方法
        findChar(line);
    }
    private static void findChar(String line) {
        //1:建立一個集合 儲存  字元 以及其出現的次數
        HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();
        //2:遍歷字串
        for (int i = 0; i < line.length(); i++) {
            char c = line.charAt(i);
            //判斷 該字元 是否在鍵集中
            if (!map.containsKey(c)) {//說明這個字元沒有出現過
                //那就是第一次
                map.put(c, 1);
            } else {
                //先獲取之前的次數
                Integer count = map.get(c);
                //count++;
                //再次存入  更新
                map.put(c, ++count);
            }
        }
        System.out.println(map);
    }
}

第二章補充知識點

2.1 JDK9對集合新增的優化

通常，我們在程式碼中建立一個集合（例如，List 或 Set ），並直接用一些元素填充它。例項化集合，幾個 add方法呼叫，使得程式碼重複。

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
        list.add("def");
        list.add("ghi");
        System.out.println(list);
    }
}

Java 9，新增了幾種集合工廠方法,更方便建立少量元素的集合、map例項。新的List、Set、Map的靜態工廠方法可以更方便地建立集合的不可變例項。

例子：

public class HelloJDK9 {  
    public static void main(String[] args) {  
        Set<String> str1=Set.of("a","b","c");  
        //str1.add("c");這裡編譯的時候不會錯，但是執行的時候會報錯，因為是不可變的集合  
        System.out.println(str1);  
        Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);  
        System.out.println(str2);  
        List<String> str3=List.of("a","b");  
        System.out.println(str3);  
    }  
}

需要注意以下兩點：

1:of()方法只是Map，List，Set這三個介面的靜態方法，其父類介面和子類實現並沒有這類方法，比如 HashSet，ArrayList等待；

2:返回的集合是不可變的；

2.2 Debug追蹤

使用IDEA的斷點除錯功能，檢視程式的執行過程

在有效程式碼行，點選行號右邊的空白區域，設定斷點，程式執行到斷點將停止，我們可以手動來執行程式

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點選Debug執行模式 [外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-lXoFp7or-1604505446077)(img\debug2.png)]
程式停止在斷點上不再執行，而IDEA最下方開啟了Debug除錯視窗

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-c8Qwq7LH-1604505446078)(img\debug3.png)][外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-mGwwbtOp-1604505446080)(img\debug4.png)]
Debug除錯視窗介紹

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-Sbmmeqlx-1604505446082)(img\debug5.png)]
快捷鍵F8，程式碼向下執行一行,第九行執行完畢，執行到第10行（第10行還未執行）

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-ydH77gW6-1604505446083)(img\debug6.png)]
切換到控制檯皮膚，控制檯顯示請錄入一個字串：並且等待鍵盤錄入

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-Joh0eJ9O-1604505446084)(img\debug7.png)]
快捷鍵F8，程式繼續向後執行，執行鍵盤錄入操作，在控制檯錄入資料 ababcea

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-7dIaqaUW-1604505446085)(img\debug8.png)]

回車之後效果：[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-FginI1I8-1604505446086)(img\debug9.png)]

除錯介面效果：[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-tleaENee-1604505446087)(img\debug0.png)]
此時到達findChar方法，快捷鍵F7，進入方法findChar

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-talQrKH1-1604505446088)(img\debug11.png)]
快捷鍵F8 接續執行，建立了map物件，變數區域顯示

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-FHYAPIkK-1604505446089)(img\debug12.png)]
快捷鍵F8 接續執行，進入到迴圈中，迴圈變數i為 0,F8再繼續執行，就獲取到變數c賦值為字元‘a’ 位元組值97

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-VRViGPXQ-1604505446091)(img\debug13.png)]
快捷鍵F8 接續執行，進入到判斷語句中，因為該字元不在Map集合鍵集中，再按F8執行，進入該判斷中

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-9qQ7KZFh-1604505446092)(img\debug14.png)]
快捷鍵F8 接續執行，迴圈結束，進入下次迴圈，此時map中已經新增一對兒元素

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-bkusUmp3-1604505446093)(img\debug15.png)]
快捷鍵F8 接續執行，進入下次迴圈，再繼續上面的操作，我們就可以看到程式碼每次是如何執行的了

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-sYEVtUto-1604505446094)(img\debug16.png)]
如果不想繼續debug,那麼可以使用快捷鍵F9,程式正常執行到結束，程式結果在控制檯顯示

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-2Fd2LiLN-1604505446097)(img\debug17.png)]

第三章模擬鬥地主洗牌發牌

3.1 案例介紹

按照鬥地主的規則，完成洗牌發牌的動作。

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-RPnu93ww-1604505446100)(img\鬥地主.png)]

具體規則：

組裝54張撲克牌將
54張牌順序打亂
三個玩家參與遊戲，三人交替摸牌，每人17張牌，最後三張留作底牌。
檢視三人各自手中的牌（按照牌的大小排序）、底牌

規則：手中撲克牌從大到小的擺放順序：大王,小王,2,A,K,Q,J,10,9,8,7,6,5,4,3

3.2 案例需求分析

準備牌：

完成數字與紙牌的對映關係：

使用雙列Map(HashMap)集合，完成一個數字與字串紙牌的對應關係(相當於一個字典)。

洗牌：

通過數字完成洗牌發牌

發牌：

將每個人以及底牌設計為ArrayList,將最後3張牌直接存放於底牌，剩餘牌通過對3取模依次發牌。

存放的過程中要求數字大小與鬥地主規則的大小對應。

將代表不同紙牌的數字分配給不同的玩家與底牌。

看牌：

通過Map集合找到對應字元展示。

通過查詢紙牌與數字的對應關係，由數字轉成紙牌字串再進行展示。

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片儲存下來直接上傳(img-C4J5ZGti-1604505446103)(img\鬥地主分析.png)]

3.3 實現程式碼步驟

public class Poker {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 1組裝54張撲克牌
         */
        // 1.1 建立Map集合儲存
        HashMap<Integer, String> pokerMap = new HashMap<Integer, String>();
        // 1.2 建立 花色集合 與 數字集合
        ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

        // 1.3 儲存 花色 與數字
        Collections.addAll(colors, "♦", "♣", "♥", "♠");
        Collections.addAll(numbers, "2", "A", "K", "Q", "J", "10", "9", "8", "7", "6", "5", "4", "3");
        // 設定 儲存編號變數
        int count = 1;
        pokerMap.put(count++, "大王");
        pokerMap.put(count++, "小王");
        // 1.4 建立牌 儲存到map集合中
        for (String number : numbers) {
            for (String color : colors) {
                String card = color + number;
                pokerMap.put(count++, card);
            }
        }
        /*
         * 2 將54張牌順序打亂
         */
        // 取出編號 集合
        Set<Integer> numberSet = pokerMap.keySet();
        // 因為要將編號打亂順序 所以 應該先進行轉換到 list集合中
        ArrayList<Integer> numberList = new ArrayList<Integer>();
        numberList.addAll(numberSet);

        // 打亂順序
        Collections.shuffle(numberList);

        // 3 完成三個玩家交替摸牌，每人17張牌，最後三張留作底牌
        // 3.1 發牌的編號
        // 建立三個玩家編號集合 和一個 底牌編號集合
        ArrayList<Integer> noP1 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> noP2 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> noP3 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> dipaiNo = new ArrayList<Integer>();

        // 3.2發牌的編號
        for (int i = 0; i < numberList.size(); i++) {
            // 獲取該編號
            Integer no = numberList.get(i);
            // 發牌
            // 留出底牌
            if (i >= 51) {
                dipaiNo.add(no);
            } else {
                if (i % 3 == 0) {
                    noP1.add(no);
                } else if (i % 3 == 1) {
                    noP2.add(no);
                } else {
                    noP3.add(no);
                }
            }
        }

        // 4 檢視三人各自手中的牌（按照牌的大小排序）、底牌
        // 4.1 對手中編號進行排序
        Collections.sort(noP1);
        Collections.sort(noP2);
        Collections.sort(noP3);
        Collections.sort(dipaiNo);

        // 4.2 進行牌面的轉換
        // 建立三個玩家牌面集合 以及底牌牌面集合
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();

        // 4.3轉換
        for (Integer i : noP1) {
            // 4.4 根據編號找到 牌面 pokerMap
            String card = pokerMap.get(i);
            // 新增到對應的 牌面集合中
            player1.add(card);
        }

        for (Integer i : noP2) {
            String card = pokerMap.get(i);
            player2.add(card);
        }
        for (Integer i : noP3) {
            String card = pokerMap.get(i);
            player3.add(card);
        }
        for (Integer i : dipaiNo) {
            String card = pokerMap.get(i);
            dipai.add(card);
        }

        //4.5 檢視
        System.out.println("令狐沖："+player1);
        System.out.println("石破天："+player2);
        System.out.println("鳩摩智："+player3);
        System.out.println("底牌："+dipai);
    }
}

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