基于数组或链表实现Map的方法教程

本篇内容介绍了"基于数组或链表实现Map的方法教程"的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

前言

JAVA中的Map主要就是将一个键和一个值联系起来。虽然JAVA中已经提供了很多Map的实现，为了学习并掌握常用的数据结构，从本篇开始我将自己实现Map的功能，本篇主要是通过数组和链表两种方式实现，之后提供二叉树，红黑树，散列表的版本实现。通过自己手写各个版本的Map实现，掌握每种数据结构的优缺点，可以在实际的工作中根据需要选择适合的Map。

Map API的定义

在开始之前，我们需要先定义出Map的接口定义，后续的版本都会基于此接口实现

public interface Map {     void put(K key, V value);      V get(K key);      void delete(K key);          int size();      Iterable keys();      default boolean contains(K key) {         return get(key) != null;     }      default boolean isEmpty() {         return size() == 0;     } }

这个接口是最简单的一个Map定义，相信这些方法对于java程序员来说不会陌生;

基于链表实现Map

基于链表实现首先我们需要定义一个Node节点，表示我们需要存储的key、vlaue

class Node {     K key;     V value;     Node next;      public Node(K key, V value, Node next) {         this.key = key;         this.value = value;         this.next = next;     }  }

get方法的实现思路是遍历链表，然后比较每个Node中的key是否相等，如果相等就返回value，否则返回null

@Override public V get(K key) {     return searchNode(key).map(node -> node.value).orElse(null); }  public Optional searchNode(K key) {     for (Node node = root; node != null; node = node.next) {         if (node.key.equals(key)) {             return Optional.of(node);         }     }     return Optional.empty(); }

put方法的实现思路也是遍历链表，然后比较每个Node的key值是否相等，如果相等那么覆盖掉value，如果未查找到有key相等的node，那么就新建一个Node放到链表的开头

@Override public void put(K key, V value) {     Optional optionalNode = searchNode(key);      if (optionalNode.isPresent()) {         optionalNode.get().value = value;         return;     }     this.root = new Node(key, value, root); }

delete方法实现同样也需要遍历链表，因为我们的是单向链表，删除某个节点有两种思路，第一种，在遍历链表的时候记录下当前节点的上一个节点，把上一个节点的next指向当前节点next;第二种，当遍历到需要删除的节点时，把需要删除节点的next的key、value完全复制到需要删除的节点，把next指针指向next.next，比如：first - > A -> B -> C -> D -> E -> F -> G -> NULL,要删除 C 节点，就把D节点完全复制到c中，然后C -> E，变相删除了C

@Override public void delete(K key) { // 第一种实现： //        for (Node node = first, preNode = null; node != null; preNode = node, node = node.next) { //            if (node.key.equals(key)) { //                if (Objects.isNull(preNode)) { //                    first = first.next; //                } else { //                    preNode.next = node.next; //                } //            } //        }  // 第二中实现:     for (Node node = first; node != null; node = node.next) {         if (node.key.equals(key)) {             Node next = node.next;             node.key = next.key;             node.value =next.value;             node.next = next.next;         }     } }

分析上面基于链表实现的map，每次的put、get、delete都需要遍历整个链表，非常的低效，无法处理大量的数据，时间复杂度为O(N)

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基于数组实现Map

基于链表的实现非常低效，因为每次操作都需要遍历链表，假如我们的数据是有序的，那么查找的时候我们可以使用二分查找法，那么get方法会加快很多

为了体现出我们的Map是有序的，我们需要重新定义一个有序的Map

public interface SortedMap, V> extends Map {     int rank(K key); }

该定义要求key必须实现接口Comparable，rank方法如果key值存在就返回对应在数组中的下标，如果不存在就返回小于key键的数量

• 在基于数组的实现中，我们会定义两个数组变量分部存放keys、values;

• rank方法的实现：由于我们整个数组都是有序的，我们可以二分查找法(可以查看《老哥是时候来复习下数据结构与算法了》)，如果存在就返回所在数组的下表，如果不存在就返回0

@Override public int rank(K key) {     int lo = 0, hi = size - 1;     while (lo <= hi) {         int mid = (hi - lo) / 2 + lo;         int compare = key.compareTo(keys[mid]);         if (compare > 0) {             lo = mid + 1;         } else if (compare < 0) {             hi = mid - 1;         } else {             return mid;         }     }     return lo; }

get方法实现：基于rank方法，判断返回的keys[index]与key进行比较，如果相等返回values[index]，不相等就返回null

@Override public V get(K key) {     int index = this.rank(key);     if (index < size && key.compareTo(keys[index]) == 0) {         return values[index];     }     return null; }

put方法实现：基于rank方法，判断返回的keys[index]与key进行比较，如果相等直接修改values[index]的值，如果不相等表示不存在该key，需要插入并且移动数组

@Override public void put(K key, V value) {     int index = this.rank(key);     if (index < size && key.compareTo(keys[index]) == 0) {         values[index] = value;         return;     }      for (int j = size; j > index; j--) {         this.keys[j] = this.keys[j--];         this.values[j] = this.values[j--];     }     keys[index] = key;     values[index] = value;     size++; }

delete方法实现：通过rank方法判断该key是否存在，如果不存在就直接返回，如果存在需要移动数组

@Override public void delete(K key) {     int index = this.rank(key);     if (Objects.isNull(keys[index]) || key.compareTo(keys[index]) != 0) {         return;     }     for (int j = index; j < size - 1; j++) {         keys[j] = keys[j + 1];         values[j] = values[j + 1];     }     keys[size - 1] = null;     values[size - 1] = null;     size--; }

基于数组实现的Map，虽然get方法采用的二分查找法，很快O(logN)，但是在处理大量数据的情况下效率依然很低，因为put方法还是太慢

"基于数组或链表实现Map的方法教程"的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！