Java集合之TreeSet

本文详细介绍了TreeSet的数据结构,它是一种基于NavigableMap实现的有序集合。TreeSet保证了元素的唯一性和排序特性,通过源码分析展示了其内部机制,包括属性、构造方法及元素的添加和删除过程。

1. 简介

     TreeSet底层是采用TreeMap(更准确得说法是NavigableMap)实现的一种Set,所以它是有序的只不过其是单列元素。

2. 继承体系

在这里插入图片描述
     TreeSet实现了NavigableSet接口,所以它是有序的。

3. 深入源码

3.1 属性

	// 存储元素的map
    private transient NavigableMap<E,Object> m;

    // map中所有value为该成员变量
    private static final Object PRESENT = new Object();

在这里插入图片描述

3.2 构造方法

    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
        this.m = m;
    }
    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }
    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }
    public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }
    public TreeSet(SortedSet<E> s) {
        this(s.comparator());
        addAll(s);
    }

3.3 添加、删除元素

    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }
    public boolean remove(Object o) {
        return m.remove(o)==PRESENT;
    }

4. 总结

(1)TreeSet底层使用NavigableMap存储元素;

(2)TreeSet是有序的;

(3)TreeSet是非线程安全的;

(4)TreeSet实现了NavigableSet接口,而NavigableSet继承自SortedSet接口;

(5)TreeSet实现了SortedSet接口;

### Java TreeSet 实现原理 `TreeSet` 是基于 `NavigableSet` 接口的一个实现类,其底层数据结构依赖于红黑树(Red-Black Tree),具体来说是通过封装了一个 `TreeMap` 来完成操作。以下是关于其实现方式的具体分析: #### 底层机制 `TreeSet` 使用了 `TreeMap` 的键值对特性来存储元素。由于 `TreeMap` 自身是一个有序的映射表,因此 `TreeSet` 能够保持自然顺序或者自定义顺序。当向 `TreeSet` 添加一个新元素时,实际上会调用 `TreeMap` 的 `put()` 方法[^1]。 对于每一个添加到 `TreeSet` 的对象,都会被作为 `TreeMap` 键的一部分处理。而这些键则按照它们自身的 `compareTo()` 或者外部传入的 `Comparator` 进行排序[^5]。 #### 关键方法解析 - **add(E e)** 当调用 `add(E e)` 方法时,实际上是将该元素传递给内部维护的 `TreeMap` 并执行 `m.put(e, PRESENT)` 操作。如果返回的结果为 `null` 则表示成功插入;否则表明此元素已经存在。 - **remove(Object o)** 和其他基本功能 删除以及查找等基础逻辑同样也是委托给了 `TreeMap` 对应的功能模块去完成,整体设计较为简洁明了[^2]。 #### 特殊需求支持 为了能够正确地比较不同类型的对象并维持正确的次序关系,通常要求存放在 `TreeSet` 中的对象要么实现了 `Comparable` 接口以便提供默认的排序行为[^4],要么是在创建实例的时候指定一个定制化的 `Comparator` 实例用于替代标准比较策略[^3]。 --- ### 示例代码展示 下面给出一段简单的例子演示如何使用带有自定义比较器的 `TreeSet`: ```java import java.util.Comparator; import java.util.TreeSet; public class Main { public static void main(String[] args) { // 创建具有反向整数顺序的 TreeSet TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer i1, Integer i2) { return i2.compareTo(i1); // 反转正常顺序 } }); // 插入一些数值 treeSet.add(10); treeSet.add(5); treeSet.add(7); System.out.println(treeSet); // 输出应该是 [10, 7, 5] } } ``` 上述程序展示了通过构造函数参数化的方式引入特定规则下的集合管理方案。 --- ### 总结 综上所述,`TreeSet` 主要依靠内置的 `TreeMap` 结构达成高效的数据管理和检索能力。它的核心优势在于自动排序特性和较低的时间复杂度表现(O(log n)),非常适合那些需要频繁访问已排序列表的应用场景。
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