Java集合框架篇-60-TreeSet保证元素唯一和自然排序的原理

       上面一篇，我们介绍了TreeSet的基本特点，有两个，能进行排序，能保证集合中元素唯一性。下面，我们来了解下TreeSet的原理，为什么能排序，为什么只保证元素唯一性。

1.TreeSet存储规则

      TreeSet集合在添加元素的时候，每次添加元素都会调用compareTo()方法。上一篇，我们了解了compareTo()方法返回为0和返回1和返回-1输出有不同的结果。在这之前，我们有必要了解TreeSet的底层是二叉树实现的。

2.什么是二叉树

      上面的图形就是一个二叉树结构，顶层叫树根（根节点一般在底下，只不过我们习惯翻过来来画二叉树）。

3.二叉树有什么特点

      现在，我们知道什么是二叉树了，下面我们来了解二叉树的存储规则：小的存储在左边（负数），大的存储在右边（正数），相等的不进行存储（0）。这句话中的负数和正数和数字0都是由compareTo()方法返回的数据。

4.画图理解三种compareTo()方法返回值后集合存储效果

1）compareTo()返回0

      第一个元素是张三，直接存储进来。第二个添加李四的时候，会调用compareTo方法，而我们compareTo方法设置了返回0，这个时候TreeSet就认为李四和张三相等，所以不进行存储李四。同理，王五没有存储到集合，最后打印输出就一个（张三，23）的数据。

2）compareTo()返回-1

      第一个（张三，23）存入集合，当添加第二个元素（李四，24）的时候，调用compareTo()方法，返回的是-1.根据二叉树存储规则，（李四，24）要比（张三，23）要小（因为返回-1），所以李四存储在（张三，23）节点下的左边子节点。同理，（王五，25）存储在（李四，24）的左子节点。

      前面我们说过，compareTo()方法返回负数，集合就元素倒序输出，所以我们前面打印的结果是 王五->李四->张三

3）compareTo()返回1

      根据上面的理论介绍，返回1，说明后面元素比前面要大，需要存储二叉树的右边子节点。

当compareTo方法返回的是正数，打印集合就按照元素怎么存就怎么取的正序输出。

     上面画图解释过程，我们解释了TreeSet如何保证元素的唯一性和上一篇compareTo方法返回的三种状态下的二叉树的存储。下面，如果我们想根据年龄大小去排序，如何实现呢？看看下面重写compareTo方法。

package bean;

public class Person implements Comparable<Person> {
	
	private String name;
	private int age;
	
	public Person() {
		super();
		
	}

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

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	
	@Override
	public String toString() {
		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}

	@Override
	public int compareTo(Person o) {
		int num = this.age - o.age;
		return num==0? this.name.compareTo(o.name):num;  //年龄作为第一个比较条件，姓名作为第二个
	}

}

测试一下，有相同年龄，不同名称的对象排序效果如何。

package treeset;

import java.util.TreeSet;

import bean.Person;

public class Demo1_TreeSet {

	public static void main(String[] args) {
		TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>();
		ts.add(new Person("张三",48));
		ts.add(new Person("李四",34));
		ts.add(new Person("叫什么",34));
		ts.add(new Person("王五",39));
		
		System.out.println(ts);
	}

}

输出：

[Person [name=叫什么, age=34], Person [name=李四, age=34], Person [name=王五, age=39], Person [name=张三, age=48]]