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Java 8:如何收集Map中所有具有相同最大值的键列表

DDD
发布: 2025-09-22 17:26:01
原创
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Java 8:如何收集Map中所有具有相同最大值的键列表

本教程旨在解决一个常见的数据处理问题:从一个Map<String, Integer>中,提取所有与最大整数值相关联的键(String)。特别地,当多个键共享同一个最大值时,我们期望能够收集到所有这些键的列表。

问题描述

假设我们有一个map<string, integer>,其中包含键值对。我们的目标是找到所有值等于map中最大值的键。

示例Map:

final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("first", 50);
map.put("second", 10);
map.put("third", 50);
map.put("fourth", 20);
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对于上述示例,Map中的最大值是50。键"first"和"third"都对应这个最大值。因此,我们期望的输出是一个包含["first", "third"]的列表。

现有尝试的局限性:

直接使用stream().max(Map.Entry.comparingByValue()).map(Map.Entry::getKey)通常只能返回一个键,即使存在多个键拥有相同的最大值。例如,它可能返回"third"(取决于流的内部顺序),但会忽略"first"。这不符合我们收集所有最大值键的需求。

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解决方案一:使用Java 8 Stream API

此方法利用Java 8的Stream API进行多步处理。核心思想是首先根据值对Map的条目进行分组,然后从这些分组中找出与最大值对应的键列表。

实现思路:

  1. 将Map.Entry流转换为Map<Integer, List<String>>,其中键是原始Map中的值,而值是所有对应这些值的键的列表。
  2. 从这个新的Map中,找到键(即原始值)最大的那个条目。
  3. 提取该条目中的值(即我们需要的键列表)。

代码示例:

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Collectors;

import static java.util.stream.Collectors.*;

public class MaxKeysCollector {

    public static List<String> getMaxKeysUsingStream(Map<String, Integer> map) {
        return map.entrySet()
                .stream()
                // 步骤1: 按值分组。键是原始值,值是所有对应这些值的键的列表。
                // 例如: {50=[first, third], 10=[second], 20=[fourth]}
                .collect(groupingBy(Map.Entry::getValue, mapping(Map.Entry::getKey, toList())))
                .entrySet()
                .stream()
                // 步骤2: 找出新Map中键(即原始最大值)最大的条目。
                .max(Map.Entry.<Integer, List<String>>comparingByKey())
                // 步骤3: 获取该条目的值,即包含所有最大值键的列表。
                .orElseThrow(() -> new IllegalStateException("Map cannot be empty to find max keys."))
                .getValue();
    }

    public static void main(String[] args) {
        final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("first", 50);
        map.put("second", 10);
        map.put("third", 50);
        map.put("fourth", 20);

        List<String> maxKeys = getMaxKeysUsingStream(map);
        System.out.println("Stream API 方法获取的最大值键列表: " + maxKeys); // 预期输出: [first, third] 或 [third, first] (顺序不保证)
    }
}
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代码解析:

  • groupingBy(Map.Entry::getValue, mapping(Map.Entry::getKey, toList())):这是核心操作。它首先将Map的条目按照它们的值(Map.Entry::getValue)进行分组。对于每个分组,它不是简单地收集Map.Entry,而是通过mapping(Map.Entry::getKey, toList())进一步处理,只收集键并将其放入一个列表中。
  • max(Map.Entry.<Integer, List<String>>comparingByKey()):在生成的新Map(Map<Integer, List<String>>)上,我们再次创建一个流,并使用max操作符,通过比较键(即原始Map中的值)来找到最大的条目。
  • orElseThrow().getValue():如果Map不为空,max操作会返回一个Optional<Map.Entry<Integer, List<String>>>。orElseThrow()用于获取其内部值,然后getValue()提取出该条目中包含的键列表。

注意事项:

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此方法涉及两次流迭代。第一次迭代用于分组,第二次迭代用于查找最大分组。虽然第二次迭代的Map通常会比原始Map小,但在数据量非常大的情况下,这可能会带来一定的性能开销。

解决方案二:单次迭代的命令式循环

对于追求极致性能的场景,一个传统的命令式循环通常是最高效的解决方案,因为它只需要对Map进行一次遍历。

实现思路:

  1. 初始化一个空列表maxKeys来存储结果。
  2. 初始化maxValue为Integer.MIN_VALUE,用于跟踪当前遇到的最大值。
  3. 遍历Map的每个条目。
  4. 对于每个条目:
    • 如果当前条目的值小于maxValue,则跳过(它不可能是最大值)。
    • 如果当前条目的值大于maxValue,说明我们找到了一个新的最大值。此时,需要清空maxKeys列表,因为之前收集的键不再是最大值对应的键。
    • 更新maxValue为当前条目的值。
    • 将当前条目的键添加到maxKeys列表中。

代码示例:

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class MaxKeysCollector {

    public static List<String> getMaxKeysUsingLoop(Map<String, Integer> map) {
        List<String> maxKeys = new ArrayList<>();
        int maxValue = Integer.MIN_VALUE; // 初始化为最小值

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            int currentValue = entry.getValue();
            String currentKey = entry.getKey();

            if (currentValue < maxValue) {
                // 当前值小于已知的最大值,跳过
                continue;
            }

            if (currentValue > maxValue) {
                // 找到了一个新的最大值,清空之前收集的键
                maxKeys.clear();
                maxValue = currentValue; // 更新最大值
            }
            // 如果 currentValue == maxValue,或者 currentValue > maxValue (清空后),则添加当前键
            maxKeys.add(currentKey);
        }
        return maxKeys;
    }

    public static void main(String[] args) {
        final Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("first", 50);
        map.put("second", 10);
        map.put("third", 50);
        map.put("fourth", 20);
        map.put("fifth", 60); // 添加一个更大的值测试

        List<String> maxKeysLoop = getMaxKeysUsingLoop(map);
        System.out.println("命令式循环方法获取的最大值键列表: " + maxKeysLoop); // 预期输出: [fifth]

        final Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
        map2.put("first", 50);
        map2.put("second", 10);
        map2.put("third", 50);
        List<String> maxKeysLoop2 = getMaxKeysUsingLoop(map2);
        System.out.println("命令式循环方法获取的最大值键列表 (原始示例): " + maxKeysLoop2); // 预期输出: [first, third]
    }
}
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代码解析:

  • maxValue = Integer.MIN_VALUE;:确保任何Map中的值都能被正确识别为大于或等于初始最大值。
  • if (currentValue < maxValue) continue;:这是一个优化,如果当前值明显小于已知的最大值,则无需进行后续操作,直接进入下一个条目。
  • if (currentValue > maxValue) maxKeys.clear();:这是关键逻辑。当发现一个比当前maxValue更大的值时,意味着之前maxKeys中收集的所有键都不再是最大值对应的键了,因此需要清空列表。
  • maxValue = currentValue;:更新maxValue为新的最大值。
  • maxKeys.add(currentKey);:将当前键添加到maxKeys中。这个操作会在两种情况下发生:
    • currentValue等于maxValue(收集所有相同最大值的键)。
    • currentValue大于maxValue(在清空列表并更新maxValue之后,将新最大值对应的键添加进去)。

性能优势:

此方法只需要对Map进行一次迭代,因此在性能上通常优于Stream API的多步处理方法,尤其是在Map包含大量数据时。

总结与选择

本文提供了两种在Java 8中收集Map中所有具有相同最大值的键列表的方法:

  1. Stream API方法: 简洁、声明性强,利用了groupingBy和max等高级Stream操作。代码可读性较高,但涉及多次迭代,可能在极端性能要求下略逊一筹。
  2. 命令式循环方法: 性能最优,仅需单次迭代。逻辑清晰,易于理解其执行过程,适用于对性能有严格要求的场景。

在实际开发中,如果Map的数据量不是特别巨大,Stream API方法因其简洁性和声明性通常是更受欢迎的选择。但如果Map可能包含数十万甚至数百万条目,并且性能是首要考虑因素,那么单次迭代的命令式循环将是更明智的选择。

以上就是Java 8:如何收集Map中所有具有相同最大值的键列表的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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