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一、概念
HashMap 是Java中用于存储键值对的数据结构。它基于哈希表实现，允许我们存储键值对并且能够以常数时间复杂度进行快速的查找、插入和删除操作。HashSet 是实现了Set接口的一个类，它是基于HashMap实现的，存储唯一元素的集合。HashSet不允许重复的元素。
| 特征 | HashSet | HashMap |
|---|---|---|
| 底层数据结构 | 基于HashMap实现 | 哈希表 |
| 是否有序 | 无序 | 无序 |
| 元素是否重复 | 不允许重复 | 键不重复，但值可以重复 |
| 线程安全 | 非线程安全 | 非线程安全 |
| 比较方式 | 基于对象的hashCode和equals方法 | 基于键的hashCode和equals方法 |
通常将用于搜索的数据称为关键字（Key），对应的数据称为值（Value）。这种键值对结构被称为Key-Value模型，其中包括两种主要类型：
-
纯Key：仅包含一个搜索关键字，与对应的值无关，只用于查找关键字。例如，像英文词典中快速查找单词是否存在。
-
Key-Value模型：涉及对存储的数值进行操作，需要同时处理关键字和对应的值。例如，统计文件中每个单词出现的次数，这种模型会存储每个单词及其出现次数的键值对。
在数据结构中，Map存储Key-Value的键值对，而Set只存储Key。因此，在选择适合自己操作的数据模型时，需要考虑具体需求和操作类型。
二、HashSet常用方法和应用时事项
| 方法 | 解释 |
| boolean add(E e) | 添加元素，但重复元素不会被添加成功 |
| void clear() | 清空集合 |
| boolean contains(Object o) | 判断 o 是否在集合中 |
| Iterator<E> iterator() | 返回迭代器 |
| boolean remove(Object o) | 删除集合中的 o |
| int size() | 返回set中元素的个数 |
| boolean isEmpty() | 检测set是否为空，空返回true，否则返回false |
| Object[] toArray() | 将set中的元素转换为数组返回 |
| boolean containsAll(Collection<?> c) | 集合c中的元素是否在set中全部存在，是返回true，否则返回 false |
| boolean addAll(Collection<? extends E> c) | 将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果 |
1. Set是继承自Collection的一个接口类
2. Set中只存储了key，并且要求key一定要唯一
3. Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重
4. 实现Set接口的常用类有TreeSet和HashSet，还有一个LinkedHashSet，LinkedHashSet是在HashSet的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。
5. Set中的Key不能修改，如果要修改，先将原来的删除掉，然后再重新插入
6. TreeSet中不能插入null的key，HashSet可以。
| Set底层结构 | TreeSet | HashSet |
| 底层结构 | 红黑树 | 哈希桶 |
| 是否有序 | 关于Key有序 | 不一定有序 |
| 线程安全 | 不安全 | 不安全 |
| 插入/删除/查找区别 | 按照红黑树的特性来进行插入和删除 | 1. 先计算key哈希地址 2. 然后进行 插入和删除 |
| 比较与覆写 | key必须能够比较，否则会抛出 ClassCastException异常 | 自定义类型需要覆写equals和 hashCode方法 |
| 应用场景 | 需要Key有序场景下 | Key是否有序不关心，需要更高的 时间性能 |
三、HashMap常用方法和应用时事项
| 方法 | 解释 |
| V get(Object key) | 返回 key 对应的 value |
| V getOrDefault(Object key, V defaultValue) | 返回 key 对应的 value，key 不存在，返回默认值 |
| V put(K key, V value) | 设置 key 对应的 value |
| V remove(Object key) | 删除 key 对应的映射关系 |
| Set<K> keySet() | 返回所有 key 的不重复集合 |
| Collection<V> values() | 返回所有 value 的可重复集合 |
| Set<Map.Entry<K, V>> entrySet() | 返回所有的 key-value 映射关系 |
| boolean containsKey(Object key) | 判断是否包含 key |
| boolean containsValue(Object value) | 判断是否包含 value |
1. Map是一个接口，不能直接实例化对象，如果要实例化对象只能实例化其实现类TreeMap或者HashMap
2. Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的
3. 在TreeMap中插入键值对时，key不能为空，否则就会抛NullPointerException异常，value可以为空。但是HashMap的key和value都可以为空。
4. Map中的Key可以全部分离出来，存储到Set中来进行访问(因为Key不能重复)。
5. Map中的value可以全部分离出来，存储在Collection的任何一个子集合中(value可能有重复)。
6. Map中键值对的Key不能直接修改，value可以修改，如果要修改key，只能先将该key删除掉，然后再来进行重新插入。
| Map底层结构 | TreeMap | HashMap |
| 底层结构 | 红黑树 | 哈希桶 |
| 是否有序 | 关于Key有序 | 无序 |
| 线程安全 | 不安全 | 不安全 |
| 插入/删除/查找区别 | 需要进行元素比较 | 通过哈希函数计算哈希地址 |
| 比较与覆写 | key必须能够比较，否则会抛出 ClassCastException异常 | 自定义类型需要覆写equals和 hashCode方法 |
| 应用场景 | 需要Key有序场景下 | Key是否有序不关心，需要更高的 时间性能 |
四、OJ实例
https://leetcode.cn/problems/single-number/description/
使用HashSet实现如下：
public int singleNumber(int[] nums) {
Set<Integer> set = new HashSet<>(); // 创建一个HashSet集合来存储出现过的元素
// 第一次遍历数组，将元素加入或从集合中删除
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (!set.contains(nums[i])) {
set.add(nums[i]); // 如果集合中不包含当前元素，将其加入集合
} else {
set.remove(nums[i]); // 如果集合中已经包含当前元素，将其从集合中删除
}
}
// 第二次遍历数组，找出只出现一次的元素
for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
if (set.contains(nums[i])) { // 如果集合中包含当前元素，则该元素为只出现一次的元素
return nums[i]; // 返回只出现一次的元素
}
}
return -1; // 如果未找到只出现一次的元素，则返回-1
}使用HashMap实现如下：
public int singleNumber(int[] nums) {
HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<>();
// 将数组中的元素存入HashMap，键为元素值，值为出现的次数
for (int num : nums) {
if(map.get(num) == null){
map.put(num,1);
}else{
int val = map.get(num);
map.put(num,val+1);
}
}
// 遍历HashMap，找出值为1的键，即为只出现一次的元素
for (int num : nums) {
if (map.get(num) == 1) {
return num;
}
}
return -1; // 如果未找到只出现一次的元素，则返回-1
}希望这篇博客能为你理解java编程思想提供一些帮助。
如有不足之处请多多指出。
我是高耳机。