【数据结构】TreeMap和TreeSet

一、前言

Map和set是一种专门用来进行搜索的容器或者数据结构，其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。

一般把搜索的数据称为关键字（Key），
和关键字对应的称为值（Value），
将其称之为Key-value的键值对。

所以搜索有两种模型：

• 纯key模型：
• key-value 模型

Map中存储的就是key-value的键值对，并且key必须是唯一的，
Set中只存储了Key。

二、TreeMap

使用TreeMap必须导包import java.util.TreeMap;，底层是一棵红黑树。

2.1 实现的接口

• 实现了SortedMap表示TreeMap可以排序，
• 没有实现Collection接口，但是value的类型是Collection。

2.2 内部类

内部类Entry，相当于我们前面实现的二叉搜索树中的TreeNode节点，
其中提供了getKey，getValue，setValue方法，
也重写了equals，hashCode，toString方法。
但是Map.Entry<K,V>并没有提供设置Key的方法

方法	解释
K getKey()	返回 entry 中的 key
V getValue()	返回 entry 中的 value
V setValue(V value)	将键值对中的value替换为指定value

2.3 常用方法

方法	解释
V get(Object key)	返回 key 对应的 value
V getOrDefault(Object key, V defaultValue)	返回 key 对应的 value，key 不存在，返回默认值defaultValue
V put(K key, V value)	设置 key 对应的 value
V remove(Object key)	删除 key 对应的映射关系
Set keySet()	返回所有 key 的不重复集合
Collection values()	返回所有 value 的可重复集合
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()	返回所有的 key-value 映射关系
boolean containsKey(Object key)	判断是否包含 key
boolean containsValue(Object value)	判断是否包含 value

注意事项：

• Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的；
• 在TreeMap中插入键值对时，key不能为空，否则就会抛NullPointerException异常，value可以为空；
• Map中的Key可以全部分离出来，存储到Set中来进行访问(因为Key不能重复)；
• Map中的value可以全部分离出来，存储在Collection的任何一个子集合中(value可能有重复)；
• Map中键值对的Key不能直接修改，value可以修改，如果要修改key，只能先将该key删除掉，然后再来进行重新插入。

三、TreeSet

其实TreeSet的底层就是TreeMap，只不过在初始化时给的value值都是一个固定值。

3.1 实现的接口

• TreeSet也是可以排序的，实现了sortedSet，带Tree的set和map其实可以排序的，
• 实现了Collection，
• 也实现了Iterable接口，所以可以使用迭代器遍历，如果要使用迭代器遍历TreeMap，必须先调用entrySet方法得到Set才行。

3.2 常用方法

方法	解释
boolean add(E e)	添加元素，但重复元素不会被添加成功
void clear()	清空集合
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在集合中
Iterator iterator()	返回迭代器
boolean remove(Object o)	删除集合中的 o
int size()	返回set中元素的个数
boolean isEmpty()	检测set是否为空，空返回true，否则返回false
Object[] toArray()	将set中的元素转换为数组返回
boolean containsAll(Collection<?> c)	集合c中的元素是否在set中全部存在，是返回true，否则返回
false
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	将集合c中的元素添加到set中，可以达到去重的效果

注意事项：

• Set中只存储了key，并且要求key一定要唯一；
• TreeSet的底层是使用Map来实现的，其使用key与Object的一个默认对象作为键值对插入到Map中的；
• Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重；
• 实现Set接口的常用类有TreeSet和HashSet，还有一个LinkedHashSet，LinkedHashSet是在HashSet的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序；
• Set中的Key不能修改，如果要修改，先将原来的删除掉，然后再重新插入；
• TreeSet中不能插入null的key。