Map: HashMap와 TreeMap, 키와 값

1. 소개

현실 세계에서는 고유한 “키”마다 어떤 “값”을 대응시키는 상황을 자주 접합니다. 전화번호부는 사람의 이름과 전화번호를 저장하고, 사전은 단어와 그 번역을 연결하며, 성적표에서는 각 학생의 이름과 해당 점수가 짝을 이룹니다.

Java에서는 이런 작업을 위해 Map 인터페이스를 사용합니다. 이는 “키-값” 쌍(key-value pair)을 저장하는 컬렉션입니다.

Map의 핵심 속성:

• 각 키는 고유합니다(중복 불가).
• 하나의 키에는 오직 하나의 값만 매핑됩니다.
• 값은 중복될 수 있습니다.

비유를 들어 봅시다. 리스트(List)가 식당의 줄처럼 각자가 자신의 위치를 갖고 번호로 접근하는 구조라면, 맵(Map)은 사물함과 같습니다. 각 칸에는 번호(키)가 있고, 그 안에 무언가(값)가 들어 있습니다.

Map 인터페이스: 기본 연산

인터페이스 Map은 키-값 쌍을 다루기 위한 기본 메서드를 선언합니다:

put(K key, V value)

get(K key)

remove(K key)

containsKey(K key)

containsValue(V value)

size()

isEmpty()

clear()

K와 V는 제네릭 타입 매개변수입니다. K(Key)는 키의 타입, V(Value)는 값의 타입을 의미합니다.

3. HashMap 클래스: 키로 빠르게 접근

HashMap이란?

HashMap은 Map 인터페이스의 가장 대중적인 구현입니다. 키로 값에 빠르게 접근할 수 있습니다.

중요: HashMap은 요소의 저장 순서를 보장하지 않습니다! 특정 순서로 키를 추가했더라도, 순회 시에는 다른 순서로 나올 수 있습니다.

HashMap을 생성하는 방법?

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        // 맵 생성: 키 — String, 값 — Integer
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();

        // 요소 추가
        ages.put("Vasya", 25);
        ages.put("Petya", 30);
        ages.put("Masha", 22);

        // 키로 값 가져오기
        int vasyaAge = ages.get("Vasya");
        System.out.println("Vasya의 나이: " + vasyaAge); // 25

        // 키 존재 여부 확인
        if (ages.containsKey("Masha")) {
            System.out.println("Masha가 목록에 있어요!");
        }

        // 요소 삭제
        ages.remove("Petya");

        // 모든 키-값 쌍 순회
        for (String name : ages.keySet()) {
            System.out.println(name + ": " + ages.get(name));
        }
    }
}

출력:

Vasya의 나이: 25
Masha가 목록에 있어요!
Vasya: 25
Masha: 22

HashMap의 특징

반드시 기억할 점: HashMap의 키는 항상 고유합니다. 이미 존재하는 키로 새 요소를 넣으면 기존 값은 새 값으로 대체됩니다.

값은 중복될 수 있습니다. 서로 다른 여러 키가 같은 값을 가리킬 수 있습니다.

또 하나 중요한 점은 요소의 순서입니다. HashMap은 추가 순서를 따르지 않습니다. 출력 시 레코드들이 섞여 보일 수 있는데 — 이는 정상 동작입니다.

4. TreeMap 클래스: 키로 정렬

HashMap과 달리, TreeMap은 요소를 키 기준으로 정렬된 상태로 저장합니다.

언제 TreeMap을 사용할까?

키가 오름차순(또는 내림차순)으로 정렬되어야 할 때 유용합니다. 예를 들어, 전화번호부를 알파벳 순으로 출력하고 싶을 때입니다.

예시:

import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> phoneBook = new TreeMap<>();

        phoneBook.put("Vasya", "+1-900-123-45-67");
        phoneBook.put("Masha", "+1-900-555-55-55");
        phoneBook.put("Petya", "+1-900-222-33-44");

        for (String name : phoneBook.keySet()) {
            System.out.println(name + ": " + phoneBook.get(name));
        }
    }
}

출력:

Masha: +1-900-555-55-55
Petya: +1-900-222-33-44
Vasya: +1-900-123-45-67

주의: 키는 알파벳순으로 정렬됩니다.

5. Map의 기본 연산

추가 및 교체

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Anna", 90);
scores.put("Ivan", 85);
scores.put("Anna", 95); // 'Anna'의 값을 덮어씀

값 가져오기

Integer annaScore = scores.get("Anna"); // 95
Integer unknown = scores.get("Vasya");   // 키가 없으면 null

키 또는 값 존재 여부 확인

scores.containsKey("Ivan");    // true
scores.containsValue(85);      // true

키로 엔트리 삭제

scores.remove("Ivan");

크기와 비우기

int size = scores.size();
scores.clear(); // 모든 요소 삭제

5. Map 요소 순회

Map은 리스트가 아니므로 인덱스가 없습니다. 그러나 다음과 같이 순회할 수 있습니다:

키로 순회:

for (String key : scores.keySet()) {
    System.out.println("키: " + key + ", 값: " + scores.get(key));
}

값으로 순회:

for (Integer value : scores.values()) {
    System.out.println("값: " + value);
}

키-값 쌍으로 순회(가장 좋은 방법):

for (Map.Entry<String, Integer> entry : scores.entrySet()) {
    String key = entry.getKey();
    Integer value = entry.getValue();
    System.out.println(key + " => " + value);
}

HashMap과 TreeMap은 언제 사용할까?

HashMap은 “기본값” 같은 범용 선택입니다. 키의 순서가 중요하지 않고 연산 속도가 가장 중요하다면 거의 항상 이것을 사용합니다.

TreeMap은 순서가 필요할 때 유용합니다. 키를 자동으로 정렬하여 저장하고, 최소/최대 키를 빠르게 찾거나 구간 연산을 수행할 수 있습니다.

정리: 90%의 경우 HashMap을 사용하고, 데이터가 처음부터 “정렬된” 상태여야 한다면 TreeMap을 사용합니다.

6. Map 사용 예시

예제 1: 전화번호부

Map<String, String> phoneBook = new HashMap<>();
phoneBook.put("Katya", "+1-999-111-22-33");
phoneBook.put("Oleg", "+1-999-222-33-44");
phoneBook.put("Katya", "+1-999-555-66-77"); // Katya의 예전 번호가 새 번호로 바뀐다

for (Map.Entry<String, String> entry : phoneBook.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}

출력:

Oleg: +1-999-222-33-44
Katya: +1-999-555-66-77

예제 2: 단어 빈도 세기

단어 목록이 있고, 각 단어가 몇 번 등장하는지 알고 싶다고 가정해 봅시다:

import java.util.*;

public class WordCount {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> words = Arrays.asList("사과", "바나나", "사과", "배", "바나나", "사과");
        Map<String, Integer> counts = new HashMap<>();

        for (String word : words) {
            int oldCount = counts.getOrDefault(word, 0); // 키가 없으면 0
            counts.put(word, oldCount + 1);
        }

        System.out.println(counts); // {배=1, 사과=3, 바나나=2}
    }
}

7. Map을 사용할 때 흔한 실수

실수 1: 키와 값을 혼동. 초보자는 리스트처럼 인덱스로 값을 가져오려 하거나, 키가 고유해야 한다는 점을 잊곤 합니다. Map에는 인덱스가 없고 — 오직 키만 있습니다.

실수 2: null 키와 값 사용. HashMap에서는 null 키가 허용되지만, TreeMap에서는 허용되지 않습니다( NullPointerException 발생). 값은 두 구현 모두에서 null일 수 있지만, 실무에서는 드물게 유용합니다.

실수 3: HashMap에서 요소의 순서를 기대. HashMap은 어떤 순서도 보장하지 않습니다. 순서가 필요하다면 LinkedHashMap(추가 순서를 보존) 또는 TreeMap(키로 정렬)을 사용하세요.

실수 4: 순회 중에 Map 수정. Map을 반복하면서 동시에 요소를 추가/삭제하면 ConcurrentModificationException이 발생할 수 있습니다. 이런 경우에는 remove()가 있는 이터레이터나 특수 컬렉션을 사용하세요.

실수 5: 키와 값을 ==로 비교하고 equals를 사용하지 않음. Map은 키(와 값) 비교에 equals 메서드를 사용합니다. 사용자 정의 클래스를 키로 쓸 경우 equals와 hashCode를 반드시 재정의하세요.

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