java.util.TreeMap#firstKey

    /**
     * @throws NoSuchElementException {@inheritDoc}
     */
    public K firstKey() {
        return key(getFirstEntry());
    }

    /**
     * Returns the key corresponding to the specified Entry.
     * @throws NoSuchElementException if the Entry is null
     */
    static <K> K key(Entry<K,?> e) {
        if (e==null)
            throw new NoSuchElementException();
        return e.key;
    }

    /**
     * Returns the first Entry in the TreeMap (according to the TreeMap's
     * key-sort function).  Returns null if the TreeMap is empty.
     */
    final Entry<K,V> getFirstEntry() {
        Entry<K,V> p = root;
        if (p != null)
            while (p.left != null)
                p = p.left;
        return p;
    }

getFirstEntry方法的作用是获取TreeMap中的第一个条目(根据TreeMap的键排序函数)。如果TreeMap为空,则返回null

代码解释:

  1. 定义方法final Entry<K,V> getFirstEntry()定义了一个方法,该方法返回一个类型为Entry<K,V>的对象。这个方法是final的,意味着它不能被子类重写。

  2. 初始化变量Entry<K,V> p = root;这行代码初始化了一个名为p的变量,其类型为Entry<K,V>,并将其设置为TreeMap的根节点。这是遍历树的起点。

  3. 检查根节点是否为空if (p != null)这个条件判断确保了树不为空。如果树为空(即根节点为null),则方法将直接返回null

  4. 遍历左子树while (p.left != null) p = p.left;这个循环是方法的核心。它从根节点开始,沿着树的左边一直向下遍历,直到找到最左边的节点。在二叉搜索树中,最左边的节点包含最小的键,因此这个节点就是TreeMap中的第一个条目。

  5. 返回结果return p;最后,这行代码返回找到的最左边的节点。如果树为空,如前所述,方法将返回null

为啥遍历左子树?

遍历左子树是因为TreeMap在Java中是基于红黑树实现的,而红黑树是一种自平衡的二叉搜索树。在二叉搜索树中,对于任意一个节点,其左子树中的所有节点的键都小于该节点的键,而右子树中的所有节点的键都大于该节点的键。这种性质使得二叉搜索树能够以有序的方式存储键值对。

因此,当我们需要找到TreeMap中的第一个条目,即键最小的条目时,我们需要从根节点开始,一直向左遍历,直到达到最左边的节点。这个最左边的节点没有左子节点,根据二叉搜索树的性质,它的键是整个树中最小的,因此它就是TreeMap中的第一个条目。

简而言之,遍历左子树是因为:

  • 二叉搜索树的性质:左子节点的键小于父节点,右子节点的键大于父节点。
  • 寻找最小键值:为了找到最小的键,需要沿着左子树一直向下遍历到最左边的节点。

总结:

这段代码通过从根节点开始,沿着左子树一直向下遍历,来找到并返回TreeMap中的第一个条目。这个条目包含了最小的键。如果TreeMap为空,则方法返回null。这是实现TreeMap迭代器和其他相关功能的基础逻辑之一。

### 使用 `TreeMap` 实现大顶堆 在 Java 中,`TreeMap` 是基于红黑树的数据结构,默认按照键的自然顺序进行排序。要使用 `TreeMap` 来实现大顶堆(最大优先队列),可以通过自定义比较器来改变默认的升序排列方式。 #### 自定义比较器创建大顶堆 为了使 `TreeMap` 行为像一个大顶堆,可以传递一个反向比较器给 `TreeMap` 的构造函数: ```java import java.util.Comparator; import java.util.Map.Entry; import java.util.TreeMap; public class MaxHeapUsingTreeMap { private TreeMap<Integer, Integer> treeMap; public MaxHeapUsingTreeMap() { this.treeMap = new TreeMap<>(Comparator.reverseOrder()); } // 插入元素到大顶堆中 public void insert(int key) { if (!treeMap.containsKey(key)) { treeMap.put(key, 1); } else { int count = treeMap.get(key); treeMap.put(key, count + 1); } } // 删除并返回最大的元素 public Entry<Integer, Integer> extractMax() { Map.Entry<Integer, Integer> entry = treeMap.pollFirstEntry(); return entry; } // 获取但不删除最大元素 public Integer peekMax() { return treeMap.firstKey(); } // 打印当前的大顶堆状态 public void printHeap() { System.out.println(treeMap.descendingMap().entrySet()); } } ``` 上述代码展示了如何利用 `TreeMap` 和其内置的方法构建一个简单的大顶堆数据结构[^1]。 需要注意的是,在实际应用中通常不会选择 `TreeMap` 来作为堆的基础实现,因为它的性能特点并不适合频繁插入和移除操作的需求;更常见的做法是采用数组或链表形式的手动管理二叉堆结构。然而,对于某些特定需求下的教学目的或是特殊应用场景下,这种方法仍然具有一定的价值。
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