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TreeMap与HashMap区别讲解

luoye 2021年04月03日 程序员 179 0

首先介绍一下什么是Map。在数组中我们是通过数组下标来对其内容索引的,而在Map中我们通过对象来对对象进行索引,用来索引的对象叫做key,其对应的对象叫做value。这就是我们平时说的键值对。 

 

再来看看HashMap和TreeMap有什么区别。HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而 TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。

import java.util.HashMap; 
import java.util.Hashtable; 
import java.util.Iterator; 
import java.util.Map; 
import java.util.TreeMap; 
 
public class HashMaps { 
    public static void main(String[] args) {  
 
 
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); 
        map.put("a", "aaa"); 
        map.put("b", "bbb"); 
        map.put("c", "ccc"); 
        map.put("d", "ddd"); 
 
        Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator(); 
        while (iterator.hasNext()) { 
            Object key = iterator.next(); 
            System.out.println("map.get(key) is :" + map.get(key)); 
        } 
 
 
        // 定义HashTable,用来测试 
        Hashtable<String, String> tab = new Hashtable<String, String>(); 
        tab.put("a", "aaa"); 
        tab.put("b", "bbb"); 
        tab.put("c", "ccc"); 
        tab.put("d", "ddd"); 
        Iterator<String> iterator_1 = tab.keySet().iterator(); 
        while (iterator_1.hasNext()) { 
            Object key = iterator_1.next(); 
            System.out.println("tab.get(key) is :" + tab.get(key)); 
        } 
 
        TreeMap<String, String> tmp = new TreeMap<String, String>(); 
        tmp.put("a", "aaa"); 
        tmp.put("b", "bbb"); 
        tmp.put("c", "ccc"); 
        tmp.put("d", "cdc"); 
        Iterator<String> iterator_2 = tmp.keySet().iterator(); 
        while (iterator_2.hasNext()) { 
            Object key = iterator_2.next(); 
            System.out.println("tmp.get(key) is :" + tmp.get(key)); 
        } 
    } 
}  

运行结果如下:

 

map.get(key) is :ddd

map.get(key) is :bbb

map.get(key) is :ccc

map.get(key) is :aaa

tab.get(key) is :bbb

tab.get(key) is :aaa

tab.get(key) is :ddd

tab.get(key) is :ccc

tmp.get(key) is :aaa

tmp.get(key) is :bbb

tmp.get(key) is :ccc

tmp.get(key) is :cdc

 

HashMap的结果是没有排序的,而TreeMap输出的结果是排好序的。

下面就要进入本文的主题了。先举个例子说明一下怎样使用HashMap: 

import java.util.*;  
public class Exp1 { 
     public static void main(String[] args){ 
            HashMap h1=new HashMap(); 
            Random r1=new Random();     
          for (int i=0;i<1000;i++){ 
                 Integer t=new Integer(r1.nextInt(20)); 
               if (h1.containsKey(t)) 
                      ((Ctime)h1.get(t)).count++; 
               else  
                      h1.put(t, new Ctime()); 
            } 
            System.out.println(h1); 
       } 
}  
class Ctime{ 
     int count=1; 
     public String toString(){ 
          return Integer.toString(count); 
       } 
}  

在HashMap中通过get()来获取value,通过put()来插入value,ContainsKey()则用来检验对象是否已经存在。可以看出,和ArrayList的操作相比,HashMap除了通过key索引其内容之外,别的方面差异并不大。

 

前面介绍了,HashMap是基于HashCode的,在所有对象的超类Object中有一个HashCode()方法,但是它和equals方法一样,并不能适用于所有的情况,这样我们就需要重写自己的HashCode()方法。下面就举这样一个例子: 

import java.util.*;  
public class Exp2 { 
     public static void main(String[] args){ 
            HashMap h2=new HashMap(); 
          for (int i=0;i<10;i++) 
                 h2.put(new Element(i), new Figureout()); 
            System.out.println("h2:"); 
            System.out.println("Get the result for Element:"); 
            Element test=new Element(5); 
          if (h2.containsKey(test)) 
                 System.out.println((Figureout)h2.get(test)); 
          else  
                 System.out.println("Not found"); 
       } 
}  
class Element{ 
     int number; 
     public Element(int n){ 
            number=n; 
       }  
}  
class Figureout{ 
       Random r=new Random(); 
     boolean possible=r.nextDouble()>0.5; 
     public String toString(){ 
          if (possible) 
               return "OK!"; 
          else  
               return "Impossible!"; 
       } 
} 

在这个例子中,Element用来索引对象Figureout,也即Element为key,Figureout为value。在Figureout中随机生成一个浮点数,如果它比0.5大,打印"OK!",否则打印"Impossible!"。之后查看Element(3)对应的Figureout结果如何。 

结果却发现,无论你运行多少次,得到的结果都是"Not found"。也就是说索引Element(3)并不在HashMap中。这怎么可能呢? 

原因得慢慢来说:Element的HashCode方法继承自Object,而Object中的HashCode方法返回的HashCode对应于当前的地址,也就是说对于不同的对象,即使它们的内容完全相同,用HashCode()返回的值也会不同。这样实际上违背了我们的意图。因为我们在使用 HashMap时,希望利用相同内容的对象索引得到相同的目标对象,这就需要HashCode()在此时能够返回相同的值。在上面的例子中,我们期望 new Element(i) (i=5)与 Elementtest=newElement(5)是相同的,而实际上这是两个不同的对象,尽管它们的内容相同,但它们在内存中的地址不同。因此很自然的,上面的程序得不到我们设想的结果。下面对Element类更改如下: 

class Element{ 
     int number; 
     public Element(int n){ 
            number=n; 
       }  
     public int hashCode(){ 
            return number; 
       } 
     public boolean equals(Object o){ 
          return (o instanceof Element) && (number==((Element)o).number); 
       } 
}  

在这里Element覆盖了Object中的hashCode()和equals()方法。覆盖hashCode()使其以number的值作为 hashcode返回,这样对于相同内容的对象来说它们的hashcode也就相同了。而覆盖equals()是为了在HashMap判断两个key是否相等时使结果有意义(有关重写equals()的内容可以参考我的另一篇文章《重新编写Object类中的方法 》)。修改后的程序运行结果如下: 

h2:

Get the result for Element:

Impossible! 

请记住:如果你想有效的使用HashMap,你就必须重写在其的HashCode()。 

不必对每个不同的对象都产生一个唯一的hashcode,只要你的HashCode方法使get()能够得到put()放进去的内容就可以了。即"不为一原则"。 

生成hashcode的算法尽量使hashcode的值分散一些,不要很多hashcode都集中在一个范围内,这样有利于提高HashMap的性能。即"分散原则"。 至于第二条原则的具体原因,有兴趣者可以参考Bruce Eckel的《Thinking in Java》,在那里有对HashMap内部实现原理的介绍,这里就不赘述了。 

掌握了这两条原则,你就能够用好HashMap编写自己的程序了。不知道大家注意没有,java.lang.Object中提供的三个方法:clone(),equals()和hashCode()虽然很典型,但在很多情况下都不能够适用,它们只是简单的由对象的地址得出结果。这就需要我们在自己的程序中重写它们,其实java类库中也重写了千千万万个这样的方法。利用面向对象的多态性——覆盖,Java的设计者很优雅的构建了Java的结构,也更加体现了Java是一门纯OOP语言的特性。 

 

 

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