Map: HashMap i TreeMap, klucze i wartości

1. Wprowadzenie

W prawdziwym życiu często spotykamy się z sytuacjami, gdy każdemu unikalnemu „kluczowi” trzeba przypisać jakąś „wartość”. Książka telefoniczna przechowuje numer telefonu i imię osoby, słownik wiąże słowo z jego tłumaczeniem, a w tabeli ocen każdy student ma swoje imię i odpowiedni wynik.

W Javie do takich zadań służy interfejs Map. To kolekcja, która przechowuje pary „klucz — wartość” (key-value pair).

Najważniejsze właściwości Map:

• Każdy klucz jest unikalny (duplikaty nie są dozwolone).
• Jednemu kluczowi może odpowiadać tylko jedna wartość.
• Wartości mogą się powtarzać.

Wyobraźmy sobie analogię. Jeśli lista (List) to jak kolejka w stołówce (każdy stoi na swojej pozycji, można odwołać się po numerze), to mapa (Map) to jak szafka z przegródkami: każda przegródka ma numer (klucz), a w środku leży coś własnego (wartość).

Interfejs Map: podstawowe operacje

Interfejs Map deklaruje podstawowe metody do pracy z parami klucz–wartość:

put(K key, V value)

get(K key)

remove(K key)

containsKey(K key)

containsValue(V value)

size()

isEmpty()

clear()

Typy K i V — to parametry generyczne: K (Key) — typ klucza, V (Value) — typ wartości.

3. Klasa HashMap: szybki dostęp po kluczu

Co to jest HashMap?

HashMap to najpopularniejsza implementacja interfejsu Map. Zapewnia szybki dostęp do wartości po kluczu.

Ważne: HashMap nie gwarantuje porządku przechowywania elementów! Jeśli dodasz klucze w określonej kolejności, przy iteracji mogą występować w innej.

Jak utworzyć HashMap?

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

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        // Tworzymy mapę: klucz — String, wartość — Integer
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();

        // Dodajemy elementy
        ages.put("John", 25);
        ages.put("Peter", 30);
        ages.put("Mary", 22);

        // Pobieramy wartość dla klucza
        int vasyaAge = ages.get("John");
        System.out.println("Wiek John: " + vasyaAge); // 25

        // Sprawdzamy obecność klucza
        if (ages.containsKey("Mary")) {
            System.out.println("Mary jest na liście!");
        }

        // Usuwamy element
        ages.remove("Peter");

        // Iterujemy po wszystkich parach klucz-wartość
        for (String name : ages.keySet()) {
            System.out.println(name + ": " + ages.get(name));
        }
    }
}

Wynik:

Wiek John: 25
Mary jest na liście!
John: 25
Mary: 22

Cechy HashMap

Najważniejsze, o czym należy pamiętać: klucze w HashMap zawsze są unikalne. Jeśli wstawisz nowy element z już istniejącym kluczem, stara wartość zostanie zastąpiona nową.

Wartości mogą się powtarzać: kilka różnych kluczy może wskazywać tę samą wartość.

Jeszcze jedna ważna kwestia — porządek elementów. HashMap nie dba o kolejność dodania. Przy wypisywaniu wpisy mogą być przemieszane — to normalne zachowanie.

4. Klasa TreeMap: sortowanie według klucza

W przeciwieństwie do HashMap, klasa TreeMap przechowuje elementy w porządku posortowanym według klucza.

Kiedy używać TreeMap?

Gdy ważne jest, aby elementy były ułożone rosnąco (lub malejąco) według kluczy. Na przykład, jeśli chcesz wypisać książkę telefoniczną alfabetycznie.

Przykład:

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("John", "+1-900-123-45-67");
        phoneBook.put("Mary", "+1-900-555-55-55");
        phoneBook.put("Peter", "+1-900-222-33-44");

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

Wynik:

Mary: +1-900-555-55-55
Peter: +1-900-222-33-44
John: +1-900-123-45-67

Zwróć uwagę: klucze są posortowane alfabetycznie.

5. Podstawowe operacje na Map

Dodawanie i zastępowanie elementów

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Anna", 90);
scores.put("Ivan", 85);
scores.put("Anna", 95); // Nadpisze wartość dla "Anna"

Pobieranie wartości

Integer annaScore = scores.get("Anna"); // 95
Integer unknown = scores.get("John");   // null, jeśli takiego klucza nie ma

Sprawdzanie obecności klucza lub wartości

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

Usuwanie pary według klucza

scores.remove("Ivan");

Rozmiar mapy i czyszczenie

int size = scores.size();
scores.clear(); // Usuwa wszystkie elementy

5. Iteracja po elementach Map

Map to nie lista — nie ma tu indeksów. Można jednak iterować:

Po kluczach:

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

Po wartościach:

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

Po parach klucz–wartość (najlepszy sposób):

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

Kiedy używać HashMap, a kiedy — TreeMap?

HashMap to uniwersalny, domyślny wybór. Jeśli kolejność kluczy nie ma znaczenia, a najważniejsza jest szybkość operacji, prawie zawsze wybiera się właśnie ją.

TreeMap przydaje się, gdy potrzebny jest porządek. Automatycznie przechowuje klucze posortowane i pozwala szybko znaleźć minimalny/maksymalny klucz lub pracować z zakresami.

Podsumowując: w 90 % przypadków wybieramy HashMap. Gdy dane mają być od razu „w porządku”, używamy TreeMap.

6. Przykłady użycia Map

Przykład 1: Książka telefoniczna

Map<String, String> phoneBook = new HashMap<>();
phoneBook.put("Kate", "+1-999-111-22-33");
phoneBook.put("Oliver", "+1-999-222-33-44");
phoneBook.put("Kate", "+1-999-555-66-77"); // Stary numer Katyi zostanie zastąpiony nowym

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

Wynik:

Oliver: +1-999-222-33-44
Kate: +1-999-555-66-77

Przykład 2: Zliczanie wystąpień słów

Załóżmy, że mamy listę słów i chcemy sprawdzić, ile razy każde słowo występuje:

import java.util.*;

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

        for (String word : words) {
            int oldCount = counts.getOrDefault(word, 0); // jeśli klucza nie ma — 0
            counts.put(word, oldCount + 1);
        }

        System.out.println(counts); // {gruszka=1, jabłko=3, banan=2}
    }
}

7. Typowe błędy podczas pracy z Map

Błąd nr 1: Mylenie kluczy i wartości. Początkujący często próbują pobrać wartość po indeksie, jak na liście, albo zapominają, że klucze muszą być unikalne. W Map nie ma indeksów — są tylko klucze.

Błąd nr 2: Używanie kluczy i wartości null. W HashMap dopuszczalny jest klucz null, ale w TreeMap — nie (pojawi się NullPointerException). Wartości mogą być null w obu implementacjach, lecz rzadko jest to użyteczne.

Błąd nr 3: Oczekiwanie porządku elementów w HashMap. HashMap nie gwarantuje żadnej kolejności. Jeśli potrzebny jest porządek — użyj LinkedHashMap (zachowuje kolejność dodawania) lub TreeMap (sortuje według klucza).

Błąd nr 4: Modyfikacja Map podczas iteracji. Jeśli w pętli iterujesz po Map i jednocześnie dodajesz/usuwasz elementy — może wystąpić ConcurrentModificationException. Do takich zadań użyj iteratora z metodą remove() lub specjalnych kolekcji.

Błąd nr 5: Porównywanie kluczy i wartości za pomocą == zamiast equals. Map używa metody equals do porównywania kluczy (i wartości). Jeśli tworzysz własne klasy‑klucze, koniecznie nadpisz equals i hashCode.

1

Zadanie

JAVA 25 SELF, poziom 26, lekcja 2

Niedostępne

Inteligentny planer zadań: dni tygodnia 🗓️

Inteligentny planer zadań: dni tygodnia 🗓️

Otwórz

1

Zadanie

JAVA 25 SELF, poziom 26, lekcja 2

Niedostępne

Inwentaryzacja owoców w magazynie w kolejności alfabetycznej 🍏🍌🍐

Inwentaryzacja owoców w magazynie w kolejności alfabetycznej 🍏🍌🍐

Otwórz