자바 - 컬렉션 프레임워크 - Map

Map

• Map은 키-값의 쌍을 저장하는 자료 구조이다.

• 키는 Map 내에서 유일해야 한다. 키를 통해 값을 빠르게 검색할 수 있다.

• 키는 중복될 수 없지만, 값은 중복될 수 있다.

• Map은 순서를 유지하지 않는다.

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• 자바는 HashMap, LinkedHashMap, TreeMap 등 다양한 Map 구현체를 제공한다.

• 이들은 Map 인터페이스의 메서드를 구현하며, 각기 다른 특성과 성능 특징을 가지고 있다.

• 이중 HashMap을 가장 많이 사용한다.

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• 키 목록 조회

  • keySet()

  • Map의 키는 중복을 허용하지 않는다.

  • Map의 모든 키 목록을 조회하는 keySet()을 호출하면 중복을 허용하지 않는 자료 구조인 Set을 반환한다.

• 값 목록 조회

  • values()

  • Map의 값은 중복을 허용한다.

  • 중복을 허용하지 않는 Set으로 반환할 수는 없고, 입력 순서를 보장하지 않기 때문에 List로 반환하기도 애매하다.

  • 따라서 단순히 값의 모음이라는 의미의 상위 인터페이스인 Collection으로 반환한다.

• 키와 값 목록 조회

  • entrySet()

  • Map은 키와 값을 보관하는 자료 구조이다. 키와 갑을 하나로 묶을 수 있는 방법이 필요한데, 이때 Entry를 사용한다.

  • Entry는 키-값의 쌍으로 이루어진 간단한 객체이다. Map 내부에서 키와 값을 함께 묶어서 저장할 때 사용한다.

  • 우리가 Map에 키와 값으로 데이터를 저장하면 Map은 내부에서 키와 값을 하나로 묶는 Entry 객체를 만들어서 보관한다.

    • 하나의 Map에 여러 Entry가 저장될 수 있다.

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Map에 값을 저장할 때 같은 키에 다른 값을 저장하면 기존 값을 교체한다.

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• 위 코드와 같이 특정 키가 없는 경우에만 데이터를 저장할 수 있다.

• if문과 contains() 메서드를 통해 키를 확인하는 방법도 있지만, putIfAbsent() 라는 메서드를 제공한다.

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Map 구현체

• 자바의 Map 인터페이스는 키-값 쌍을 저장하는 자료 구조이다.

• Map은 인터페이스이기 때문에 Map 인터페이스를 구현한 여러 클래스를 통해 사용할 수 있다.

• 대표적으로 HashMap, TreeMap, LinkedHashMap이 있다.

Map vs Set

• Map의 키는 중복을 허용하지 않고, 순서를 보장하지 않는다.

• Map의 키가 바로 Set과 같은 구조이고, Map은 모든 것이 Key를 중심으로 동작한다.

• value는 단순히 key 옆에 따라 붙은 것 뿐이다. Key 옆에 value만 하나 추가해주면 Map이 되는 것이다.

• Map와 Set은 거의 같다. 단지 옆에 value를 가지고 있는가 없는가의 차이가 있을 뿐이다.

이런 이유로 Set과 Map의 구현체는 거의 같다.

• HashSet -> HashMap

• LinkedHashSet -> LinkedHashMap

• TreeSet -> TreeMap

실제로 자바 HashSet의 구현은 대부분 HashMap의 구현을 가져다 사용한다. Map에서 value만 비워두면 Set으로 사용할 수 있다.

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HashSet에서 add()를 실행하면 키는 데이터를 넣고, 값으로 더미 값인 PRESENT를 저장시킨다.

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1. HashMap

• 구조 : 해시를 사용해서 요소를 저장한다. 키 값은 해시 함수를 통해 해시 코드로 변환되고, 이 해시 코드는 데이터를 저장하고 검색하는 데 사용된다.

• 특징 : 삽입, 삭제, 검색 작업은 해시 자료 구조를 사용하므로 일반적으로 O(1)의 시간 복잡도를 가진다.

• 순서 : 순서를 보장하지 않는다.

2. LinkedHashMap

• 구조 : HashMap과 유사한데, 연결 리스트를 사용하여 삽입 순서 또는 최근 접근 순서에 따라 요소를 유지한다.

• 특징 : 입력 순서에 따라 순회가 가능하다. 입력 순서를 링크로 유지해야 하므로 HashMap 보다는 조금 더 무겁다.

• 순서 : 입력 순서를 보장한다.

• 성능 : HashMap과 유사하게 대부분의 작업은 O(1)의 시간 복잡도를 가진다.

3. TreeMap

• 구조 : 레드-블랙 트리를 기반으로 한 구현이다.

• 특징 : 모든 키는 자연 순서 또는 생성자에 제공된 Comparator에 의해 정렬된다.

• 순서 : 키는 정렬된 순서로 저장된다.

• 성능 : get, put, remove와 같은 주요 작업들은 O(log n)의 시간 복잡도를 가진다.

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• HashMap : 입력 순서를 보장하지 않는다.(O(1))

• LinkedHashMap : 키를 기준으로 입력 순서를 보장한다.(O(1))

• TreeMap : 키 자체의 데이터 값을 기준으로 정렬한다.(O(log n))

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자바 HashMap 작동 원리

• 자바의 HashMap은 HashSet과 작동 원리가 같고, Set과 비교하면 다음과 같은 차이가 있다.

  • key를 사용해서 해시 코드를 생성한다.

  • key 뿐만 아니라 value를 추가로 저장해야 하기 때문에 Entry를 사용해서 key, value를 하나로 묶어서 저장한다.

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• 이렇게 해시를 사용해서 키와 값을 저장하는 자료 구조를 일반적으로 해시 테이블 이라 한다.

• HashSet은 해시 테이블의 주요 원리를 사용하지만, 키-값 저장 방식 대신 키만 저장하는 특수한 형태의 해시 테이블인 것이다.

Map의 key로 사용되는 객체는 hashCode(), equals()를 반드시 구현해야 한다.

실무에서는 Map이 필요한 경우 HashMap을 가장 많이 사용하고, 필요에 따라 LinkedHashMap, TreeMap 을 선택하면 된다.

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