Collection集合工具类源码解读（五） --- TreeMap 和 TreeSet

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本文详细解析了Java中TreeMap和TreeSet的内部结构和工作原理，包括它们的属性、构造函数以及put方法的排序逻辑。重点介绍了如何通过比较器自定义排序规则，并探讨了相关API的使用，如获取、删除和比较操作。此外，还阐述了TreeSet的构造方式及其与TreeMap的关系。

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文章目录

9、TreeMap
10、TreeSet

往期：

9、TreeMap

9.1 先看看属性

TreeMap就是一个Hash表内存红黑树的结构

comparator：比较器，可以通过构造函数传入
root：根节点指针

9.2 构造函数

TreeMap()：无参构造，默认自然排序
TreeMap(Comparator<? super K> comparator)：自定义排序方法
TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m)：传入一个Map复制，但是和无参构造一样自然排序
TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m)：传入一个SortedMap，使用SortedMap的比较器，同时复制其内容

9.3 put方法分析排序

写一个demo

public class TreeMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<Object, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
        treeMap.put("c",1);
        treeMap.put("a",1);
        treeMap.put(new Person("xiaoming"),1);
        treeMap.put("b",1);
        treeMap.put(new Person("xiaohong"),1);
    }

    static class Person implements Comparable<Object>{
        String name;
        Person(String name){
            this.name = name;
        }

        @Override
        public int compareTo(Object o) {
            if (o.getClass()==String.class)
                return name.compareTo((String) o);
            else if (o.getClass()==Person.class)
                return name.compareTo(((Person) o).name);
            else return 0;
        }
        
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }
}

第一次put

put方法第一次进入，必然进入第一个if，因为root为空
此时比较自己的key，这个compare方法先判断是否有比较器
1. 用无参构造，没有比较器，默认用对应类型的compareTo方法
2. compareTo方法需要类型实现Comparabled接口，并且重写compareTo方法才能做比较
3. String类型默认有compareTo方法，是按字典顺序比较的，所以第一个"c"能put进去
4. 自定义类型要实现Comparabled接口：如图，左侧不实现Comparabled接口是会抛异常的

以后的put

第二次以及以后进入put就会直接到图上位置。先获得TreeMap的比较器
1. 如果比较器不为空：用比较器比较
2. 如果比较器为空：用compareTo方法比较
比较器或者compareTo方法都会返回一个值cmp ，根据这个判断谁大谁小
然后将其插入相关位置，或者替换之前的元素

如果用比较器怎么写？

public static void main(String[] args) {
    	//传入一个Comparator，可以采用lambda表达式
        TreeMap<Object, Integer> treeMap = new TreeMap<>((o1,o2)->{
           if (o1.getClass()==String.class&&o2.getClass()==String.class){
                return ((String) o1).compareTo((String) o2);
            }
            else if (o1.getClass()==Person.class&&o2.getClass()==Person.class){
                return  ((Person) o1).name.compareTo(((Person) o2).name);
            }
           else return 0;
        });


        treeMap.put("c",1);
        treeMap.put("a",1);
        treeMap.put(new Person("xiaoming"),1);
        treeMap.put("b",1);
        treeMap.put(new Person("xiaohong"),1);
        System.out.println(treeMap);
    }

    static class Person{
        String name;
        Person(String name){
            this.name = name;
        }
        
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }
}

将demo重写，构造器传入一个Comparator，可以采用lambda表达式，lambda表达式里返回一个最后的int值就行了

9.4 一些常用API

如果Comparator不为空就用比较器比较排序之后再取值，如果为空就用compareTo比较

还有一些静态的方法：

这些静态方法为一些API提供支持：

firstEntry()：获得第一个Entry
lastEntry()：获得最后一个Entry
pollFirstEntry()：删除第一个Entry
pollLastEntry()：删除最后一个Entry
严格小于
- lowerEntry(K key)：获得一个key比传入key小的Entry
- lowerKey(K key)：获得一个key比传入key小的Key
严格大于
- higherEntry(K key)：获得一个key比传入key大的Entry
- higherKey(K key)：获得一个key比传入key大的Key
小于等于
- floorEntry(K key)：获得一个key比传入key小，或者等于key的Entry
- floorKey(K key)：获得一个key比传入key小，或者等于key的Key
大于等于
- ceilingEntry(K key)：获得一个key比传入key大，或者等于key的Entry
- ceilingKey(K key)：获得一个key比传入key大，或者等于key的Key
一些其他的API
subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K toKey, boolean toInclusive) ：返回一个从fromKey到toKey的NavigableMap
subMap(K fromKey, K toKey) ：返回一个从fromKey到toKey的SortedMap
headMap(K toKey, boolean fromInclusive) ：返回一个Key小于（或等于，如果fromInclusive为真）toKey的NavigableMap
headMap(K toKey) ：返回一个Key小于等于toKey的SortedMap
tailMap(K fromKey, boolean fromInclusive) ：返回一个Key大于（或等于，如果fromInclusive为真）fromKey的NavigableMap
tailMap(K fromKey) ：返回一个Key大于等于fromKey的SortedMap

10、TreeSet

10.1 先看看属性

一个NavigableMap，实际上，TreeMap就是实现NavigableMap接口的一个类
常量PRESENT，和HashSet里的用途一样

10.2 构造函数

TreeSet()：无参构造，new一个TreeMap
TreeSet(Comparator<? super E> comparator)：有参构造，new 一个TreeMap，自定义比较器
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m)：有参构造，传入一个NavigableMap，将内置的NavigableMap置为该map
TreeSet(Collection<? extends E> c)：有参构造，传入一个集合，用集合初始化内置的map
TreeSet(SortedSet s)：有参构造，传入一个SortedSet，用SortedSet初始化内置的map

10.3 一些API

都是封装的TreeSet的API，没什么可多说的

first()：返回集合中第一个元素
last()：返回集合中最后一个元素
lower(E e)：返回集合比e小的元素
higher(E e)：返回集合比e大的元素
floor(E e)：返回集合小于等于e的元素
ceiling(E e)：返回集合大于等于e的元素
subSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive) ：返回从from到to的NavigableSet
subSet(E fromElement, E toElement)：返回从from到to的SortedSet
tailSet(E fromElement)：返回大于或等于from的SortedSet
tailSet(E fromElement, boolean inclusive)：返回大于（或等于当inclusive为true时）的NavigableSet
headSet(E toElement)：返回小于或等于to的SortedSet
headSet(E toElement, boolean inclusive)：返回小于（或等于当inclusive为true时）to的NavigableSet