HashMap深度解析：从原理到实战

import java.util.HashMap;
public class HashMapExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建HashMap对象
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
// 插入键值对
        map.put("Apple", 5);
        map.put("Banana", 3);
        map.put("Orange", 4);
// 获取键对应的值
Integer value = map.get("Banana");
        System.out.println("Banana的数量: " + value);
// 遍历HashMap
for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + map.get(key));
        }
// 删除键值对
        map.remove("Orange");
        System.out.println("删除Orange后的HashMap: " + map);
    }
}

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HashMap
|
|-- Node[] table  (哈希桶数组)
|   |-- Node (链表节点/红黑树节点)
|       |-- int hash  (哈希值)
|       |-- K key     (键)
|       |-- V value   (值)
|       |-- Node next (指向下一个节点的指针)
|       |-- TreeNode left  (红黑树左子节点)
|       |-- TreeNode right (红黑树右子节点)
|       |-- TreeNode parent (红黑树父节点)
|       |-- boolean red   (红黑树节点颜色)

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插入操作
+------------------------+
|  计算键的哈希值        |
+------------------------+
|  定位到哈希桶数组中的索引位置 |
+------------------------+
|  判断索引位置是否为空  |
+------------------------+
|  是  |  否             |
+------+-----------------+
|  直接插入新节点        |
|  遍历链表查找是否存在相同键的节点 |
+------------------------+
|  存在  |  不存在       |
+--------+----------------+
|  更新节点的值        |
|  在链表末尾插入新节点 |
+------------------------+
|  判断链表长度是否超过阈值 |
+------------------------+
|  否  |  是             |
+------+-----------------+
|  结束  |  将链表转换为红黑树 |
+--------+----------------+
查找操作
+------------------------+
|  计算键的哈希值        |
+------------------------+
|  定位到哈希桶数组中的索引位置 |
+------------------------+
|  判断索引位置是否为空  |
+------------------------+
|  是  |  否             |
+------+-----------------+
|  返回null              |
|  遍历链表查找是否存在相同键的节点 |
+------------------------+
|  存在  |  不存在       |
+--------+----------------+
|  返回节点的值        |
|  返回null             |
+------------------------+
删除操作
+------------------------+
|  计算键的哈希值        |
+------------------------+
|  定位到哈希桶数组中的索引位置 |
+------------------------+
|  判断索引位置是否为空  |
+------------------------+
|  是  |  否             |
+------+-----------------+
|  结束  |  遍历链表查找是否存在相同键的节点 |
+--------+----------------+
|  存在  |  不存在       |
+--------+----------------+
|  删除该节点，并调整链表或红黑树的结构 |
|  结束                  |
+------------------------+

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class StudentGradesManagement {
public static void main(String[] args) {
// 创建学生成绩Map，键为学生学号，值为包含课程名称和成绩的Map
        Map<String, Map<String, Double>> studentGrades = new HashMap<>();
// 添加学生1的成绩信息
        Map<String, Double> student1Grades = new HashMap<>();
        student1Grades.put("Math", 85.5);
        student1Grades.put("English", 90.0);
        student1Grades.put("Physics", 78.0);
        studentGrades.put("S001", student1Grades);
// 添加学生2的成绩信息
        Map<String, Double> student2Grades = new HashMap<>();
        student2Grades.put("Math", 92.0);
        student2Grades.put("English", 88.0);
        student2Grades.put("Chemistry", 95.0);
        studentGrades.put("S002", student2Grades);
// 查找学生1的英语成绩
Double englishGrade = studentGrades.get("S001").get("English");
        System.out.println("学生1的英语成绩: " + englishGrade);
// 更新学生2的物理成绩
        studentGrades.get("S002").put("Physics", 82.0);
        System.out.println("更新后的学生2的物理成绩: " + studentGrades.get("S002").get("Physics"));
// 遍历并打印所有学生的成绩信息
for (Map.Entry<String, Map<String, Double>> entry : studentGrades.entrySet()) {
            System.out.println("学号: " + entry.getKey());
for (Map.Entry<String, Double> gradeEntry : entry.getValue().entrySet()) {
                System.out.println("  课程: " + gradeEntry.getKey() + ", 成绩: " + gradeEntry.getValue());
            }
        }
    }
}