Map的使用与代码题常用场景详解

---

一、Map是什么？

Map是Java集合框架中的接口，用于存储键值对（Key-Value） 数据。每个键（Key）唯一对应一个值（Value），类似字典结构。核心实现类：

• HashMap：无序，基于哈希表（JDK8后引入红黑树优化冲突）
• LinkedHashMap：保留插入顺序
• TreeMap：按键自然排序
• ConcurrentHashMap：线程安全（JDK8后改用CAS+synchronized）

二、解决什么问题

1. 快速查找：通过键（Key）直接定位值（Value），时间复杂度接近O(1)
2. 数据关联：建立两个数据集的映射关系（如用户ID→用户信息）
3. 去重计数：利用Key的唯一性实现统计（如词频统计）

三、核心方法

方法	说明
put(K key, V value)	添加键值对
get(Object key)	根据Key获取Value
containsKey(Object key)	判断Key是否存在
keySet()	返回所有Key的集合
entrySet()	返回所有键值对的集合
getOrDefault(K key, V defaultValue)	Key不存在时返回默认值（JDK8新增）
computeIfAbsent(K key, Function f)	Key不存在时通过函数生成Value（JDK8新增）

四、代码题常用场景

1. 频率统计

   // 统计字符串中字符出现次数
   Map<Character, Integer> freq = new HashMap<>();
   for (char c : s.toCharArray()) {
       freq.put(c, freq.getOrDefault(c, 0) + 1);
   }

2. 索引映射

   // 两数之和：用Map存储<数值, 索引>
   Map<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
   for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
       int complement = target - nums[i];
       if (map.containsKey(complement)) {
           return new int[]{map.get(complement), i};
       }
       map.put(nums[i], i);
   }

3. 缓存最近访问（LRU）

   // 使用LinkedHashMap实现LRU缓存
   Map<Integer, String> cache = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true) {
       @Override
       protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
           return size() > MAX_SIZE;
       }
   };

4. 分组聚合

   // 按学生班级分组（JDK8 Stream API）
   Map<String, List<Student>> groupByClass = students.stream()
       .collect(Collectors.groupingBy(Student::getClassName));

五、Java示例：单词计数器

import java.util.*;

public class WordCounter {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "apple banana apple orange banana apple";
        Map<String, Integer> counter = new HashMap<>();
        
        // JDK8增强：合并计数
        Arrays.stream(text.split(" "))
              .forEach(word -> counter.merge(word, 1, Integer::sum));
        
        // 输出：{orange=1, banana=2, apple=3}
        System.out.println(counter); 
    }
}

六、与类似结构的区别

结构	特点	适用场景
Map	Key-Value映射，Key唯一	需通过Key快速查找Value
Set	仅存储Key（基于Map实现）	元素去重
List	有序集合，可重复	按索引访问

七、重要注意事项

1. 键对象需重写hashCode()和equals()
   （否则HashMap无法正确识别Key）
2. HashMap线程不安全
   并发场景用ConcurrentHashMap或Collections.synchronizedMap()
3. 避免在迭代中修改Map
   会抛出ConcurrentModificationException
4. 初始容量与负载因子

   // 预估数据量1000，负载因子0.75
   new HashMap<>(1333, 0.75f); // 容量=1000/0.75≈1333

八、总结

Map是解决关联性数据存储的核心工具，在代码题中常用于：

1. 快速查找（如两数之和）
2. 频率统计（如字符计数）
3. 分组聚合（如按类别分组）
4. 缓存实现（如LRU缓存）

掌握HashMap的核心机制（哈希冲突、红黑树优化）及JDK8新增方法（getOrDefault、computeIfAbsent），能显著提升解题效率。建议在算法练习中优先考虑Map解决映射类问题。