Java中TreeMap集合讲解
1.TreeSet介绍
TreeSet是一个有序集合,可以以任意顺序将元素插入到集合中,在对集合进行遍历的时候,每个元素将自动按照排序后的顺序呈现。底层使用的是二叉树(更具体点是红黑树)实现,对于元素之间排序,如果不指定自定义的比较器Comparator,那么插入的对象必须实现Comparable接口,元素按照实现此接口的compareTo()方法去排序。如果指定了自定义的比较器Comparator,优先使用Comparator去对元素进行排序。比较规则决定了元素是否可以重复,以及元素的排序结果。
2.特点
- 保存的元素按照一定的规则有序
- 可自定义排序规则
- 非线程安全
3.存储Integer类型元素
import java.util.TreeSet;
public class DemoTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>();
ts.add(1); //自动装箱
ts.add(7);
ts.add(3);
ts.add(5);
ts.add(3); //重复元素
System.out.println(ts);
}
}
输出:[1, 3, 5, 7]
看上面代码的输出,不仅输出元素有序,而且去除了重复元素3,我们在存元素的时候,并不是按照1,3,5,7的顺序存储的,但是遍历却是按照顺序排列的。为什么呢?
前面我们说过,TreeSet在存对象的时候,如果不指定自定义的比较器,那么存储的对象必须实现Comparable接口,好,我们去看下Integer类有没有实现此接口。
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
//省略其他代码
//......
public int compareTo(Integer anotherInteger) {
return compare(this.value, anotherInteger.value);
}
public static int compare(int x, int y) {
return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
}
}
分析:
通过Integer源码可知,它满足TreeSet的要求,实现了Comparable接口中唯一的抽象方法compareTo(),在此方法内部又调用了一个compare()方法去定义比较规则,返回值是0,1,或者-1。前面说过,TreeSet底层是二叉树实现的,当存储元素的时候,会调用比较规则方法和二叉树上的元素一一比较,如果要插入的元素比当前元素小就到左子树去比较,如果比当前元素大,就到右子树去比较,直到当前元素的左或者右子树为空,就插入此元素。如果在比较过程中,出现当前元素等于要插入的元素,那么此元素不插入,例如上例中最后一个元素3被过滤掉了,这样也就保证了Set的元素唯一性。
自定义比较器
前面说过,如果我们自定义了比较器Comparator,那么集合会优先使用自定义的比较器去对元素进行排序,好,我们现在想让集合中的Integer元素按照倒序排列,应该如何实现呢?先来查看JDK文档:
上图中红框标注的构造方法就是我们需要的,这里需要传入一个Comparator接口类型的对象,我们当然可以自定义一个类然后实现Comparator接口,然后再new一个对象当作参数传入TreeSet()的构造方法,但是为了方便,我们使用匿名类实现。在此之前,我们先看下Comparator接口都有什么抽象方法。
此接口只有两个抽象方法,我们先不用管equals()方法,定义排序规则需要在compare()这个方法。好,我们来实现一下集合中元素倒序排序。
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
public class DemoTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
if(o1 == o2) return 0;
return o1 < o2 ? 1 : -1;
}
});
ts.add(1); //自动装箱
ts.add(7);
ts.add(3);
ts.add(5);
ts.add(3);
System.out.println(ts);
}
}
输出:[7, 5, 3, 1]
分析:
1、读者可能发现,Comparator接口明明有两个抽象方法,为什么只实现了compare(),很简单。我们知道匿名类也是一个类,只要是类就会默认继承Object类,那么就会默认继承Object类的equals()方法,所以其实我们已经使用了从Object类继承的方法去实现了Comparator接口的equals()方法。
2、我们在compare()方法中定义了排序规则,和Integer类中实现的方式正好相反,小于返回1,大于返回-1,等于返回0,所以输出的元素就是倒序了。由于我们在TreeSet中自定义了比较器,所以Integer类的比较规则就失效了。
4.存储自定义对象
Student类
public class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.age - o.age;
}
}
import java.util.TreeSet;
public class DemoTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
ts.add(new Student("张廷玉",43));
ts.add(new Student("纳兰明珠",80));
ts.add(new Student("索额图",79));
System.out.println(ts);
}
}
输出:
[Student [name=张廷玉, age=43], Student [name=索额图, age=79], Student [name=纳兰明珠, age=80]]
首先我们定义了一个Student类,前面说过,如果没有自定义比较器,TreeSet集合存储的对象元素必须实现Comparable接口,这里我们的Student类实现了此接口,并且实现了此接口的唯一抽象方法compareTo(),这里我们是按照学生年龄排序(升序)。如果这里不实现Comparable接口,那么会报 java.lang.ClassCastException异常,意思就是这里存的元素不是Comparable类型的。
自定义比较器
我们用自定义比较器来实现一个小案例。这里我们对学生首先按照年龄进行排序,如果年龄相同,我们再按照名字的长度进行排序,都是升序,来看看我们怎么实现它。
public class Student{
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
public class DemoTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
int num = o1.getAge() - o2.getAge();
return num == 0 ? o1.getName().length() - o2.getName().length() : num;
}
});
ts.add(new Student("张廷玉",43));
ts.add(new Student("纳兰明珠",80));
ts.add(new Student("索额图",79));
ts.add(new Student("苏麻喇姑",79));
for (Student student : ts) {
System.out.println(student);
}
}
}
输出:
Student [name=张廷玉, age=43]
Student [name=索额图, age=79]
Student [name=苏麻喇姑, age=79]
Student [name=纳兰明珠, age=80]
由于我们在TreeSet中自定义了比较器,这里的Student类不需要实现Comparable接口了。我们来看compare()方法内部,首先计算比较的元素的年龄差num,如果num不等于0,那么我们还是按照年龄排序,如果年龄相同,那么我们返回元素名字长度的差,也就是说年龄相同,我们按照名字长度进行排序。从输出可以看出,索额图和苏麻喇姑的年龄相同,但是索额图名字长度要小于苏麻喇姑,所以索额图排在了苏麻喇姑的前面输出。
至此!如何使用TreeSet去存储对象以及内部的排序原理我们就讲完了,有时间自己动手去实现一下,多思考为什么要这样,眼高手低是程序员一大忌讳。如果不懂的读者可以在下面留言!
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