“自己的字典” — HashMap<K,V>

1. 引言

我们已经知道，ArrayList 是一个会自动增长的“可扩展数组”。但它有一个限制：访问元素必须通过编号（索引）。如果我们有一个包含上千人的列表，想找到爱丽丝的电话，要么知道她的索引，要么就得把所有人都遍历一遍。

在实际中，我们经常是按唯一特征来查找数据：

• 根据姓名找电话号码，
• 根据护照号码找持有人，
• 根据登录名找到密码，
• 根据 id 在数据库中查找对象。

为此我们需要一种结构，能够做到：“拿到键 → 立刻得到值”。在 Java 中，这正是 HashMap<K,V> 的职责。

类比：
想象一本纸质词典。你要找单词“house”的翻译，不必从头翻到尾，而是直接翻到字母“H”，很快就能找到需要的词。HashMap 也是这样：根据键（单词）我们可以瞬时得到值（翻译）。

创建字典

要创建字典，需要指定哪些类型作为键，哪些类型作为值。

import java.util.HashMap;

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

这里：

• String（第一个类型）是键的类型（人的姓名）。
• String（第二个类型）是值的类型（电话号码）。

现在 phonebook 就像一本真正的电话簿。

其他变体示例：

HashMap<String, Integer> grades = new HashMap<String, Integer>();  // 姓名 → 分数
HashMap<Integer, String> users = new HashMap<Integer, String>();   // id → 姓名
HashMap<String, Boolean> flags = new HashMap<String, Boolean>();   // 键 → 布尔值

与 ArrayList 不同，映射没有 add() 方法，但有自己的一套同样有趣的方法。

2. 方法 put(key, value) — 添加一对键值

HashMap 与数组和列表的根本区别在于，它存储的不是单个值，而是键–值对。这让它更像一本真正的词典：每个单词有翻译，每个名字有电话，每个登录名有密码。

示例：

phonebook.put("爱丽丝", "+380501112233");
phonebook.put("鲍勃", "+380671234567");

现在在我们的电话簿中：

• 键 "爱丽丝" 关联的值是 "+10501112233"，
• 键 "鲍勃" 关联的值是 "+10671234567"。

这意味着要获得一个值（电话号码），我们只需知道对应的键（姓名）。

务必记住：键是唯一的。如果我们尝试向已存在的键添加新值，旧值会被覆盖。

phonebook.put("爱丽丝", "+10999999999");

现在爱丽丝只保留了新号码：旧号码丢失了。

结论：put 用于添加或更新条目。键是新的——就创建记录；键已存在——就更新记录。

3. 方法 get(key) — 获取值

要查找某个值，需要知道键。这正是 HashMap 的强项：按键查找非常快，几乎是瞬时的，不管我们有一千条记录还是一百万条。

示例：

System.out.println(phonebook.get("爱丽丝"));

输出:

+10501112233

如果没有这个键，get 会返回 null：

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

这表示：“字典中没有键 "查理"”。

4. 方法 containsKey(key) — 检查是否存在

为避免遇到 null，先检查字典中是否有该键会很有用。

示例：

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

输出:

false

因此我们可以事先判断：

• 如果没有该键——创建新条目，
• 如果已有该键——更新它。

常见写法：

if (phonebook.containsKey("爱丽丝")) 
{
    System.out.println("爱丽丝已经有号码了！");
} 
else 
{
    phonebook.put("爱丽丝", "+10111111111");
}

5. 方法 remove(key) — 删除条目

删除同样简单：只需知道键。

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

输出:

null

现在字典中已没有键为 "鲍勃" 的条目。

6. 遍历所有键值对

很多时候不仅要按特定键取值，还需要把整本“字典”打印出来。为此可以使用 entrySet() 方法。

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

示例输出：

爱丽丝 -> +10501112233

这样我们就能同时访问键（entry.getKey()）和值（entry.getValue()）。

7. 实践：词频统计

来看一个经典问题——统计文本中单词的出现次数。这是 HashMap 用途最典型的示例之一。

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);

输出:

{core=1, java=3}

我们来详细看看这里发生了什么：

1. 我们把字符串 "java java core java" 按空格切分成单词。
2. 对每个单词查看它是否已经在字典中（freq.get(w)）。
3. 如果没有（null），说明是首次出现 → 放入 1。
4. 如果已经存在，说明该单词出现过 → 将值加一。

实际应用：

• 统计 API 被调用的次数，
• 统计文本中的词频，
• 保存仓库中商品的库存数量。

8. 实践：电话簿

我们来写一个稍大一点的应用。

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("请输入姓名（留空回车退出）： ");
            String name = console.nextLine();
            if (name.isEmpty()) break;

            System.out.print("请输入号码： ");
            String phone = console.nextLine();

            phonebook.put(name, phone);
        }

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

该程序就像一个小型通讯录。你输入姓名和电话，它们会保存在 HashMap 中。最后可以输出完整列表。字典在真实项目中非常常用。