„Własny słownik” — HashMap<K,V>

1. Wprowadzenie

Wiemy już, że ArrayList to „nieskończona tablica”, która rośnie sama. Ma jednak jedno ograniczenie: dostęp do elementów odbywa się po numerze (indeksie). Jeśli mamy listę z tysiącem osób i chcemy znaleźć numer Alicji, musimy albo znać jej indeks, albo przeglądać wszystkich po kolei.

W życiu często szukamy danych po unikalnym kryterium:

• po imieniu szukamy numeru telefonu,
• po numerze paszportu szukamy właściciela,
• po loginie znajdujemy hasło,
• po id szukamy obiektu w bazie.

Do tego potrzebna jest struktura, która potrafi: „otrzymuję klucz → natychmiast znajduję wartość”. W Javie zajmuje się tym HashMap<K,V>.

Analogia:
Wyobraź sobie zwykły papierowy słownik. Szukasz tłumaczenia słowa „house”. Nie musisz przewracać wszystkich stron po kolei. Od razu idziesz do litery „H” i znajdujesz potrzebne słowo. Tak działa HashMap: po kluczu (słowo) natychmiast otrzymujemy wartość (tłumaczenie).

Tworzenie słownika

Aby utworzyć słownik, trzeba wskazać, jakie typy będą kluczami i wartościami.

import java.util.HashMap;

HashMap<String, String> phonebook = new HashMap<String, String>();

Tutaj:

• String (pierwszy typ) — to typ klucza (imię osoby).
• String (drugi typ) — to typ wartości (numer telefonu).

Teraz phonebook jest jak prawdziwa książka telefoniczna.

Inne przykłady:

HashMap<String, Integer> grades = new HashMap<String, Integer>();  // imię → ocena
HashMap<Integer, String> users = new HashMap<Integer, String>();   // id → imię
HashMap<String, Boolean> flags = new HashMap<String, Boolean>();   // klucz → wartość logiczna

W przeciwieństwie do ArrayList, słownik nie ma metody add(), za to ma własne, nie mniej interesujące.

2. Metoda put(key, value) — dodać parę

Najważniejsza różnica HashMap w porównaniu z tablicami i listami polega na tym, że przechowuje nie tylko zbiór wartości, ale pary klucz–wartość. To czyni go podobnym do prawdziwego słownika: każde słowo ma tłumaczenie, każde imię — telefon, każdy login — hasło.

Przykład:

phonebook.put("Alicja", "+380501112233");
phonebook.put("Bob", "+380671234567");

Teraz w naszej książce telefonicznej:

• klucz "Alicja" jest powiązany z wartością "+10501112233",
• klucz "Bob" jest powiązany z wartością "+10671234567".

To znaczy, że aby otrzymać wartość (telefon), wystarczy znać klucz (imię).

Ważne: klucze są unikalne. Jeśli spróbujemy dodać nową wartość pod już istniejącym kluczem, stara wartość zostanie nadpisana.

phonebook.put("Alicja", "+10999999999");

Teraz u Alicji został tylko nowy numer: stary numer został utracony.

Wniosek: put to metoda do dodawania lub aktualizowania wpisów. Jeśli klucz jest nowy — wpis jest tworzony. Jeśli klucz już istnieje — wpis jest aktualizowany.

3. Metoda get(key) — pobrać wartość

Aby znaleźć wartość, trzeba znać klucz. To główna zaleta HashMap: wyszukiwanie po kluczu działa bardzo szybko, niemal natychmiast, niezależnie od tego, czy mamy tysiąc wpisów, czy milion.

Przykład:

System.out.println(phonebook.get("Alicja"));

Wynik:

+10501112233

Jeśli takiego klucza nie ma, get zwróci null:

System.out.println(phonebook.get("Charlie")); // null

To znaczy: „klucza ‚Charlie’ w słowniku nie ma”.

4. Metoda containsKey(key) — sprawdzić obecność

Aby nie natrafić na null, warto najpierw sprawdzić, czy klucz istnieje w słowniku.

Przykład:

System.out.println(phonebook.containsKey("Charlie"));

Wynik:

false

Dzięki temu możemy z góry zdecydować:

• jeśli klucza nie ma — tworzymy nowy wpis,
• jeśli klucz jest — aktualizujemy go.

Częsta praktyka:

if (phonebook.containsKey("Alicja")) 
{
    System.out.println("Alicja ma już numer!");
} 
else 
{
    phonebook.put("Alicja", "+10111111111");
}

5. Metoda remove(key) — usunąć wpis

Usuwanie działa równie prosto: trzeba znać tylko klucz.

phonebook.remove("Bob");
System.out.println(phonebook.get("Bob"));

Wynik:

null

Teraz wpis z kluczem "Bob" już nie istnieje w słowniku.

6. Iteracja po wszystkich parach

Często potrzebujemy nie tylko uzyskać dane po konkretnym kluczu, ale też wypisać cały słownik. Do tego używa się metody entrySet().

for (var entry : phonebook.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + " -> " + entry.getValue());
}

Przykładowy wynik:

Alicja -> +10501112233

Dzięki temu od razu mamy dostęp zarówno do klucza (entry.getKey()), jak i do wartości (entry.getValue()).

7. Praktyka: zliczanie słów

Rozważmy klasyczny problem — zliczanie liczby wystąpień słów w tekście. To jeden z najbardziej obrazowych przykładów, po co w ogóle potrzebny jest HashMap.

String text = "java java core java";
HashMap<String, Integer> freq = new HashMap<String, Integer>();

for (String w : text.split(" ")) 
{
    Integer old = freq.get(w);
    freq.put(w, (old == null) ? 1 : old + 1);
}

System.out.println(freq);

Wynik:

{core=1, java=3}

Omówmy szczegółowo, co tu się dzieje:

1. Podzieliliśmy łańcuch "java java core java" na słowa.
2. Dla każdego słowa sprawdzamy, czy jest już w słowniku (freq.get(w)).
3. Jeśli go nie ma (null), to pierwsze wystąpienie słowa → wstawiamy 1.
4. Jeśli jest, to słowo już się pojawiło → zwiększamy wartość o jeden.

Praktyczne zastosowania:

• zliczanie liczby wywołań API,
• statystyka częstości słów w tekście,
• przechowywanie stanów towarów w magazynie.

8. Praktyka: książka telefoniczna

Napiszmy większą aplikację.

import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;

public class PhonebookApp {
    public static void main(String[] args) 
    {
        HashMap<String, String> phonebook = new HashMap<String, String>();
        Scanner console = new Scanner(System.in);

        while (true) 
        {
            System.out.print("Wprowadź imię (lub pusty wiersz, aby wyjść): ");
            String name = console.nextLine();
            if (name.isEmpty()) break;

            System.out.print("Wprowadź numer: ");
            String phone = console.nextLine();

            phonebook.put(name, phone);
        }

        System.out.println("Książka telefoniczna:");
        for (var entry : phonebook.entrySet()) 
        {
            System.out.println(entry.getKey() + " -> " + entry.getValue());
        }
    }
}

Program działa jak mini-książka telefoniczna. Wprowadzisz imiona i numery, a one zostaną zapisane w HashMap. Na końcu można wypisać całą listę. Słowniki są bardzo często używane w realnych projektach.