10. Java 中的 HashSet 和 HashMap 有什么区别？

本文主要是介绍10. Java 中的 HashSet 和 HashMap 有什么区别？，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

HashSet 和 HashMap 是 Java 集合框架中的两个重要类，它们都基于哈希表（Hash Table）实现，并且在许多方面共享类似的特性。然而，它们的用途和实现上有一些重要的区别。

1. 功能和用途

• HashSet:

  • HashSet 是一个实现了 Set 接口的集合类，用于存储唯一的元素。集合中的元素不能重复。

  • 它不保证集合的顺序（插入顺序也不保证），并且不允许存储 null 元素（在某些实现中允许一个 null 元素，但如果多次插入 null，也只会保留一个 null）。

  • 主要用于需要确保元素唯一性的场景。

• HashMap:

  • HashMap 是一个实现了 Map 接口的集合类，用于存储键值对（key-value pair）。每个键是唯一的，但多个键可以映射到相同的值。

  • HashMap 不保证键值对的顺序，也允许一个 null 键和多个 null 值。

  • 主要用于需要通过键快速查找值的场景。

2. 内部实现

• HashSet 的实现:

  • HashSet 实际上是基于 HashMap 实现的。每当一个元素被添加到 HashSet 中时，HashSet 将这个元素作为 HashMap 的键存储，而 HashMap 的值是一个常量 PRESENT（通常是一个静态的 Object）。

  private static final Object PRESENT = new Object();
  private transient HashMap<E,Object> map;
  ​
  public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT) == null;
  }

• HashMap 的实现:

  • HashMap 使用哈希表来存储键值对。键通过 hashCode() 方法计算哈希值，并且哈希冲突通过链表或红黑树处理（在 Java 8 及之后的版本中，链表长度超过一定阈值后会转换为红黑树）。

3. 主要方法

• HashSet:

  • add(E e): 添加元素到集合中，如果元素已经存在，则不改变集合，返回 false。

  • remove(Object o): 从集合中删除指定元素，返回是否成功删除。

  • contains(Object o): 检查集合中是否包含指定元素，返回 true 或 false。

  • size(): 返回集合中元素的数量。

• HashMap:

  • put(K key, V value): 将键值对存储到 HashMap 中，如果键已经存在，则更新其对应的值，返回旧值。

  • get(Object key): 根据键查找并返回对应的值，如果键不存在则返回 null。

  • remove(Object key): 删除指定键及其对应的值，返回被删除的值。

  • containsKey(Object key): 检查是否存在指定的键，返回 true 或 false。

  • containsValue(Object value): 检查是否存在指定的值，返回 true 或 false。

  • size(): 返回 HashMap 中键值对的数量。

4. 使用场景

• HashSet 的典型使用场景:

  • 当需要存储一组唯一的元素时，如：去除列表中的重复值、检查某个元素是否存在于集合中等。

  HashSet<String> set = new HashSet<>();
  set.add("Apple");
  set.add("Banana");
  set.add("Apple"); // 该操作不会重复添加 "Apple"

• HashMap 的典型使用场景:

  • 当需要通过键快速查找值时，如：实现字典、缓存等功能。

  HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
  map.put("Apple", 1);
  map.put("Banana", 2);
  int count = map.get("Apple"); // 返回 1

5. 性能

• 时间复杂度：

  • HashSet 和 HashMap 的常见操作（如 add、remove、contains）的平均时间复杂度都是 O(1)，但在最坏情况下（哈希冲突严重）可能退化为 O(n)。

  • HashMap 的查找和插入操作由于涉及键值对，性能可能稍微复杂一些，但总体而言与 HashSet 类似。

• 空间复杂度：

  • HashMap 由于存储了键值对，因此比 HashSet 占用更多的内存空间。

总结

• HashSet 用于存储唯一的元素，内部使用 HashMap 实现，其主要关注的是元素的唯一性和快速查找。

• HashMap 用于存储键值对，支持通过键快速访问值，并允许一个键对应一个值。

• 选择 HashSet 还是 HashMap 主要取决于你的需求：如果只需要唯一的元素集合，选择 HashSet；如果需要通过键来映射和查找值，选择 HashMap。

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