java - 我应该使用 Java 中的哪种数据结构来以有序形式存储键值对？没有重复

Question

我正在做一个项目，我需要以有序的方式存储键值对（一对一映射）。然后我应该能够使用值和使用键的值来检索键。我查看了 Maps、Sets 和 Hash Tables，但它们没有被排序。

此外，虽然微不足道，但如果我们可以 DS 一次检索键和值，那就太好了，即接口支持这样的功能。

编辑：键和值都是唯一的。保持插入的顺序就足够了。

Answer 1

请注意，您没有定义什么是“有序的”。ALinkedHashMap允许以插入顺序迭代键（以及值）。相反，aTreeMap允许您使用比较器指定排序顺序，并确保添加到地图的所有项目都按排序顺序存储。100 次中有 99 次，这些课程之一应该是你所需要的。或者，Google 的Guava项目有几个非常好的BiMap实现，您可能会发现它们适合您的需要。

我强烈警告你：如果你认为你需要的比这些类所能提供的更多，你很可能过度设计你的问题。

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由于我无法完全证明的原因，我UniqueOrderedBiMap为您实现了一个合适的，它与 Java Collections 框架兼容，并且所有实现的功能都可以高效运行。您可以使用您认为合适的任何底层映射（包括无序映射，如果您真的想要的话），并且键和值始终是唯一的。请注意，它是一个非常薄的 a 包装器LinkedHashMap，因为这就是您所需要的， aLinkedHashMap带有额外的检查以确保 Values 保持唯一。

对于好奇的人，请检查这个答案的修订历史，UniqueOrderedMap其中缺少getKey()和removeKey()方法，但更正确地实现了Map接口，并且只需要一个 HashSet 而不是 HashMap 来存储已知值。

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;

public class UniqueOrderedBiMap<K, V>implements Map<K, V> {
    private Map<K, V> orderedMap;
    private HashMap<V, K> valueMap;

    public UniqueOrderedBiMap() {
        this(new LinkedHashMap<K,V>());
    }

    public UniqueOrderedBiMap(Map<K, V> underlyingMap) {
        orderedMap = underlyingMap;
        valueMap = new HashMap<V, K>(orderedMap.size());

        for(Map.Entry<K, V> e : orderedMap.entrySet()) {
            if(!valueMap.containsKey(e.getValue())) { // Duplicate value
                // could instead fail softly by removing the associated item from the map, but this seems cleaner/clearer.
                // generally this constructor should be passed an empty map anyways
                throw new IllegalArgumentException("Duplicate value "+e.getValue()+" found in underlying map.");
            }
            valueMap.put(e.getValue(), e.getKey());
        }
    }

    @Override
    public int size() {
        return orderedMap.size();
    }

    @Override
    public boolean isEmpty() {
        return orderedMap.isEmpty();
    }

    @Override
    public boolean containsKey(Object key) {
        return orderedMap.containsKey(key);
    }

    @Override
    public boolean containsValue(Object value) {
        // more efficient than iterating over the map
        return valueMap.containsKey(value);
    }

    @Override
    public V get(Object key) {
        return orderedMap.get(key);
    }

    public K getKey(V value) {
        return valueMap.get(value);
    }

    // Likely want to implement a forcePut(K, V) method like Guava's BiMaps do
    @Override
    public V put(K key, V value) {
        if(valueMap.containsKey(value)) {
            throw new IllegalArgumentException("Cannot insert non-unique value "+value);
        }
        V ret = orderedMap.put(key, value);
        valueMap.remove(ret);
        valueMap.put(value, key);
        return ret;
    }

    @Override
    public V remove(Object key) {
        V ret = orderedMap.remove(key);
        valueMap.remove(ret);
        return ret;
    }

    public K removeKey(V value) {
        K ret = valueMap.remove(value);
        orderedMap.remove(ret);
        return ret;
    }

    @Override
    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        // Existing Map implementation's putAll have some optimizations we
        // could take advantage of, but this isn't unreasonable for a first pass
        for(Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet()) {
            put(e.getKey(), e.getValue());
        }
    }

    @Override
    public void clear() {
        orderedMap.clear();
        valueMap.clear();
    }

    @Override
    public Set<K> keySet() {
        return orderedMap.keySet();
    }

    @Override
    public Collection<V> values() {
        return orderedMap.values();
    }

    @Override
    public Set<java.util.Map.Entry<K, V>> entrySet() {
        return orderedMap.entrySet();
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if(o instanceof UniqueOrderedBiMap) {
            UniqueOrderedBiMap<?,?> map = (UniqueOrderedBiMap<?,?>)o;
            return orderedMap.equals(map.orderedMap); 
        }
        return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return orderedMap.hashCode();
    }

    @Override public String toString() {
        return orderedMap.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        String[] names = { "Marcus", "Jim", "Tom", "Sam" };
        String[] grades = { "A", "B", "D", "F" };

        UniqueOrderedBiMap<String,String> insertionMap = new UniqueOrderedBiMap<>();
        UniqueOrderedBiMap<String,String> sortedMap = new UniqueOrderedBiMap<>(new TreeMap<String,String>());

        for(int i = 0; i < names.length; i++) {
            insertionMap.put(names[i], grades[i]);
            sortedMap.put(names[i], grades[i]);
        }

        // Poor man's assert
        System.out.println(insertionMap.toString().equals("{Marcus=A, Jim=B, Tom=D, Sam=F}"));
        System.out.println(sortedMap.toString().equals("{Jim=B, Marcus=A, Sam=F, Tom=D}"));

        insertionMap.put("Tom", "C");
        sortedMap.put("Tom", "C");
        System.out.println(insertionMap.toString().equals("{Marcus=A, Jim=B, Tom=C, Sam=F}"));
        System.out.println(sortedMap.toString().equals("{Jim=B, Marcus=A, Sam=F, Tom=C}"));

        try {
            insertionMap.put("Sam", "C");
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
        try {
            sortedMap.put("Sam", "C");
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }

        insertionMap.remove("Tom");
        sortedMap.remove("Tom");
        insertionMap.put("Sam", "C");
        sortedMap.put("Sam", "C");
        System.out.println(insertionMap.toString().equals("{Marcus=A, Jim=B, Sam=C}"));
        System.out.println(sortedMap.toString().equals("{Jim=B, Marcus=A, Sam=C}"));

        insertionMap.removeKey("A");
        sortedMap.removeKey("A");
        System.out.println(insertionMap.toString().equals("{Jim=B, Sam=C}"));
        System.out.println(sortedMap.toString().equals("{Jim=B, Sam=C}"));
    }
}

Answer 2

如果您可以使用第三方库，请考虑使用ImmutableBiMap. 它是一个 Guava Collection 类，提供

1. 用户指定的迭代顺序
2. 从键到值的法线映射和从值到键的逆映射

一个考虑因素是，一旦创建地图，地图就是不可变的，无法修改。

Answer 3

LinkedHashMap应该适合你。阅读链接

Answer 4

您将需要两个LinkedHashMap. 您可以创建内部使用两个LinkedHashMap. 一种用于将键映射到值，另一种用于将值映射到键。