TreeSet()浅析

TreeSet()浅析

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一. TreeSet定义

java.lang.Object
|_ java.util.AbstractCollection
 |_ java.util.AbstractSet
  |_ java.util.TreeSet

TreeSet类声明如下：
public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
implements SortedSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
因为实现了SortedSet类，所以具有自然排序的功能。
TreeSet底层有红黑树算法，会对存储的元素默认自然排序（从小到大）
注意：保证TreeSet集合中的元素是相同的数据类型，否则会报错

TreeSet是以AbstractSet为基础，实现了NavigableSet、Cloneable、Serializable接口的一个有序的Set集合。

二. TreeSet的部分方法

1. add:将指定的元素添加到此set集合中
2. addAll:将指定的collection中的所有元素添加到此set集合中
3. Comparator comparator():返回当前Set使用的Comparator,或者返回null,表示以自然方式排序
4. Object first():返回集合中的第一元素
5. Object last():返回集合中的最后一个元素
6. Object lower(Object e):返回集合中位于指定元素之前的元素（即小于指定元素的最大元素，参考元素不需要是TreeSet里面的元素）
7. Objcet higher(Object e):返回集合中位于指定元素之后的元素，（即大于指定元素的最小元素，参考元素不需要是TreeSet的元素）
8. SortedSet subSet(fromElement,toElement):返回此Set的子集，范围从formElement（包含）到toElement(不包含)
9. SortedSet headSet(toElement):返回此Set的子集，由大于或等于fromElement的元素组成

三. TreeSet小例

1. 通用用法

import java.util.TreeSet;  

public class TreeSetCommonDemo {  
public static void main(String[] args) {  
    TreeSet <Integer> nums = new TreeSet<>();  
    nums.add(0);  
    nums.add(5);  
    nums.add(1);  
    nums.add(8);  
    nums.add(-1);  
    System.out.println(nums);  
    System.out.println("输出集合里的第一个元素   "+nums.first());  
    System.out.println("输出集合里的最后一个元素   "+nums.last());  
    System.out.println("返回小于0的集合   "+nums.headSet(0));  
    System.out.println("返回大于5的集合  "+nums.tailSet(5));  
    System.out.println("返回大于-10，小于3的子集"+nums.subSet(-10,3));  
}  
}  

1.1 运行结果如下：

[-1, 0, 1, 5, 8]
输出集合里的第一个元素 -1
输出集合里的最后一个元素 8
返回小于0的集合 [-1]
返回大于5的集合 [5, 8]
返回大于-10，小于3的子集[-1, 0, 1]

1.2 由上面分析可知：TreeSet并不是根据元素的插入顺序进行排序的，而是根据元素的实际值来进行排序的。

2. 自然排序

• Java提供了一个Comparable接口，该接口里定义了一个compareTo（Object obj）方法，该方法返回一个整数值，实现该接口的类必须实现该方法，实现了该接口的类的对象就可以比较大小。
• TreeSet调用集合元素的compareTo方法来比较元素的大小关系,然后将集合元素按照升序排列(从小到大).
• 注意:要求TreeSet集合中元素得实现java.util.Comparable接口.
  
  • 按照数字从小到大排序：
    BigDecimal,BigInteger,Byte,Double,Float,Integer,Long,Short
  • 按照字符的Unicode值的数字从小到大排序
    Character
  • 按照字符串中字符的Unicode值从小到大排序
    String

2.1 如果试图把一个对象添加进TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则程序将会抛出异常，如下示范错误

2.2 如果两个实例不是同一个类的实例，那么会引发ClassCastException异常

2.3 自然排序

//底层采用红黑树算法,默认对集合对象 按照自然顺序排序,所以要求集合对象的类型要一致

import java.util.TreeSet;
 public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
    TreeSet<String> ts = new TreeSet<>();
    ts.add("a");
    ts.add("z");
    ts.add("b");
    ts.add("6");
    ts.add("9");
    System.out.println(ts);

    ts.descendingSet();
    System.out.println("返回set集合第一个元素     " + ts.first());
    System.out.println("返回set包含元素的逆序视图     " + ts.descendingSet());
    System.out.println("返回小于f的元素   " + ts.headSet("f"));

}
}  

运行结果如下：

[6, 9, a, b, z]
返回set集合第一个元素 6
返回set包含元素的逆序视图 [z, b, a, 9, 6]
返回小于f的元素 [6, 9, a, b]

3. 定制排序

3.1 如果需要实现定制排序，则需要在创建TreeSet集合对象时，并提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联，由该Comparator对象负责集合元素的排序逻辑

//需求：设置五个人的名字．年龄．按照设置的命名字长短或者年龄排序
对于TreeSet集合来说,要么使用自然排序,要么使用定制排序.
判断两个对象是否相等的规则:
*自然排序: compareTo方法返回0;
*定制排序: compare方法返回0;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

class Person implements Comparable<Person> {
String name;
int age;

public Person(String name, int age) {
    this.name = name;
    this.age = age;
}

public String toString() {
    return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]\n";
}

自定义的编写比较规则 (按照年龄来排序) 自然排序

public int compareTo(Person p) {
    if (this.age > p.age) {
        return 1;
    } else if (this.age < p.age) {
        return -1;
    } else {
        return 0;
    }
}
}

// 自定义编写 定制排序的规则.名字长度比较器，名字长的放前面
// 当名字长度相等的时候 比较年龄的大小，年龄小的放前面

class NameComparator implements Comparator<Person> {
public int compare(Person o1, Person o2) {
    if (o1.name.length() > o2.name.length()) {
        return -1;
    } else if (o1.name.length() < o2.name.length()) {
        return 1;
    } else {
        if (o1.age > o2.age) {
            return 1;
        } else if (o2.age < o2.age) {
            return -1;
        } else {
            return 0;
        }
    }
 }
}

public class TreeSetcompareble {
public static void main(String[] args) {
    TreeSet<Person> s = new TreeSet<>();
    s.add(new Person("菌", 8));
    s.add(new Person("溶酶菌", 28));
    s.add(new Person("二菌", 18));
    s.add(new Person("小菌", 48));
    s.add(new Person("可爱的菌", 38));
    System.out.println(s);

    System.out.println("========================");

    TreeSet<Person> s2 = new TreeSet<>(new NameComparator());
    s2.add(new Person("菌", 8));
    s2.add(new Person("溶酶菌", 28));
    s2.add(new Person("二菌", 18));
    s2.add(new Person("小菌", 48));
    s2.add(new Person("可爱的菌", 38));
    System.out.println(s2);
}
} 

运行结果：

[Person [name=菌, age=8]
, Person [name=二菌, age=18]
, Person [name=溶酶菌, age=28]
, Person [name=可爱的菌, age=38]
, Person [name=小菌, age=48]

========================
[Person [name=可爱的菌, age=38]
, Person [name=溶酶菌, age=28]
, Person [name=二菌, age=18]
, Person [name=小菌, age=48]
, Person [name=菌, age=8]
]

使用定制排序是后，TreeSet对集合元素排序时不管集合元素本身的大小，而是由Comparator对象负责集合元素的排序规则。