Java集合(三)TreeSet

本文深入探讨了TreeSet集合的特点及使用方法,包括其红黑树结构、排序机制、常用API解析,以及如何通过实现Comparable接口和Comparator接口进行自定义排序。

一.简介

TreeSet是以红黑树的结构存储数据的集合,它能对数据作出顺序排序

二.TreeSet的方法

TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
        treeSet.add("haha");
        treeSet.add("love");
        treeSet.add("me");
        treeSet.add("nihao");
        treeSet.add("yes");
        treeSet.add("you");

        String first = treeSet.first();//第一个元素
        String last = treeSet.last();//最后一个元素
        String lower = treeSet.lower("you");//比"you"小的前一个元素
        String highter = treeSet.higher("you");//比"you"大的后一个元素
        SortedSet<String> subSet = treeSet.subSet("haha", "me");//子集,包括"haha",不包括"me"
        SortedSet<String> headSet = treeSet.headSet("you");//比"you"小的所有元素集合
        SortedSet<String> tailSet = treeSet.tailSet("love");//比"you"大或者等于的所有元素集合

        Log.d(TAG, "testDemo: first = " + first);
        Log.d(TAG, "testDemo: last = " + last);
        Log.d(TAG, "testDemo: lower = " + lower);
        Log.d(TAG, "testDemo: highter = " + highter);
        Log.d(TAG, "testDemo: subSet = " + subSet.toString());
        Log.d(TAG, "testDemo: headSet = " + headSet.toString());
        Log.d(TAG, "testDemo: tailSet = " + tailSet.toString());

输出结果是

2019-08-02 17:01:17.717 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: first = haha
2019-08-02 17:01:17.717 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: last = you
2019-08-02 17:01:17.717 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: lower = yes
2019-08-02 17:01:17.717 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: highter = null
2019-08-02 17:01:17.717 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: subSet = [haha, love]
2019-08-02 17:01:17.717 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: headSet = [haha, love, me, nihao, yes]
2019-08-02 17:01:17.718 24932-24948/com.hezhong.demolauncherservice D/ExampleInstrumentedTest: testDemo: tailSet = [love, me, nihao, yes, you]

三.实现Comparable接口

class Fruit implements Comparable {
        String name;
        int count;


        @Override
        public int compareTo(Object o) {
            Fruit f = (Fruit) o;
            if (this.count == f.count) {
                return 0;
            } else if (this.count > f.count) {
                return 1;
            }
            return -1;
        }

        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (this == obj) {
                return true;
            }

            if (obj != null && obj.getClass() == this.getClass()) {
                Fruit f = (Fruit) obj;
                if (this.count == f.count) {
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }
    }

四.定制接口,实现Comparator

 TreeSet<AllApp> treeSet = new TreeSet<AllApp>(new Comparator<AllApp>() {
            @Override
            public int compare(AllApp o1, AllApp o2) {

                if (o1.packageName.equals(o2.packageName) && o1.systemApp == o2.systemApp) {
                    return 0;
                }
                if (o1.packageName.hashCode() > o2.packageName.hashCode()) {
                    return 1;
                }
                return -1;
            }
        });

 

### 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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