Java 【数据结构】 哈希（Hash超详解）HashSet&HashMap【神装】

HashSet与HashMap的详解

在Java的集合框架中，HashSet和HashMap是非常重要的两个集合。它们都基于哈希表的数据结构，提供了高效的存储和查找功能。下面将详细介绍这两个类的性质、实现原理以及使用示例。

一、HashMap

1. 基本概念

HashMap是一个基于哈希表的map接口的实现，它允许存储键值对（key-value）。在HashMap中，key是唯一的，而value可以重复。

2. 工作原理

HashMap的底层使用数组和链表（或红黑树）组合实现。插入元素时，HashMap会根据key的hashCode计算出数组的索引位置。在这个位置上，HashMap使用链表或者红黑树来处理哈希冲突。

3. 代码示例

以下是一个简单的HashMap使用示例：

import java.util.HashMap;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();

        // 添加元素
        map.put("Apple", 1);
        map.put("Banana", 2);
        map.put("Orange", 3);

        // 访问元素
        System.out.println("Apple的数量: " + map.get("Apple"));

        // 遍历
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + map.get(key));
        }

        // 删除元素
        map.remove("Banana");
        System.out.println("删除Banana后: " + map);
    }
}

二、HashSet

1. 基本概念

HashSet是Set接口的一个实现，底层同样使用HashMap。HashSet存储的是元素的引用，其特点是不能重复且没有序列。

2. 工作原理

HashSet的实现其实是利用了HashMap。每当插入一个新元素时，HashSet实际上是将元素作为HashMap的key，value则始终是一个固定的常量对象。由于HashMap的键是唯一的，这保证了HashSet中元素的唯一性。

3. 代码示例

下面是一个HashSet的简单使用示例：

import java.util.HashSet;

public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();

        // 添加元素
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Orange");
        set.add("Apple"); // 重复的元素不会添加

        // 遍历元素
        for (String fruit : set) {
            System.out.println("水果: " + fruit);
        }

        // 检查元素是否存在
        if (set.contains("Banana")) {
            System.out.println("集合中包含Banana");
        }

        // 删除元素
        set.remove("Orange");
        System.out.println("删除Orange后: " + set);
    }
}

三、总结

• HashMap以键值对的方式存储数据，允许键重复，值可重复。
• HashSet只存储元素，不允许重复元素，其底层使用了HashMap的实现来保证元素的唯一性。

这两种数据结构在性能上都有优越表现，对于频繁的查找和删除操作，其时间复杂度在平均情况下为O(1)，非常适合需要高速访问的应用场景。在使用时，需合理选择合适的集合类型以满足不同的需求。