Java集合09

18.TreeSet

  • 元素无序:插入顺序和输出顺序不一致
  • 可以按照一定的规则进行排序,具体排序方式取决于构造方法:
    • TreeSet () :根据其元素的自然排序进行排序
    • TreeSet (Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序
  • 没有带索引的方法,所以不能使用普通for循环遍历
  • 由于是Set集合,不包含重复元素

[TreeSet集合的理解(自然排序和比较器排序)-CSDN博客]

例子:

package li.collection.set.treeset;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet; @SuppressWarnings("all")
public class TreeSet_ {
public static void main(String[] args) { //TreeSet treeSet = new TreeSet();
TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {//匿名内部类
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
//下面调用String的compareTo方法进行字符串的小的比较
return ((String)o2).compareTo((String)o1);//从大到小
}
});
//添加数据
treeSet.add("lucy");
treeSet.add("bob");
treeSet.add("smith");
treeSet.add("join");
treeSet.add("mary");
treeSet.add("q");
System.out.println(treeSet);//[smith, q, mary, lucy, join, bob] }
}
  1. 当我们使用无参构造器 创建TreeSet时,会有一个默认的比较器

    TreeSet可以对集合中的元素进行排序,在添加元素的时候会自动去调用Comparable接口的compareTo方法

    有些泛型类已经写好了排序规则,比如String 和 Integer 都已经实现了Comparable接口,也重写了compareTo方法

  2. 现在希望添加的元素按照字符串大小来排序

  3. 使用TreeSet提供的一个构造器,可以传入一个比较器(匿名内部类),并指定排序规则

    TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {//匿名内部类
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
    //下面调用String的compareTo方法进行字符串的小的比较
    return ((String)o2).compareTo((String)o1);//从大到小
    }
    });
  4. 简单看看源码

    4.1 构造器把传入的比较器对象付赋给了TreeSet底层TreeMap的属性this.comparator


    4.2在调用treeSet.add("lucy")时,在底层会执行到:

    if (cpr != null) {//cpr就是我们的匿名内部类(对象)
    do {
    parent = t;
    cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类(对象)的compareTo方法
    if (cmp < 0)
    t = t.left;
    else if (cmp > 0)
    t = t.right;
    else//如果相等,即返回0,这个key就没有加入
    return t.setValue(value);
    } while (t != null);
    }

思考:如果要求加入的元素按照长度大小排序该怎么写?

package li.collection.set.treeset;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet; @SuppressWarnings("all")
public class TreeSet_ {
public static void main(String[] args) { TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {//匿名内部类
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
//按照长度大小排序
return ((String)o2).length()-((String)o1).length();//长度从大到小
}
}); treeSet.add("lucy");
treeSet.add("bob");
treeSet.add("q");
System.out.println(treeSet);//[lucy, bob, q] }
}

问:如果此时再使用add()方法添加一个"jack"字符串,这个字符串可以添加进treeSet吗?

如上图,答案是不能。之前已经说过,在使用add()方法时,底层会调用:

if (cpr != null) {//cpr就是我们的匿名内部类(对象)
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类(对象)的compareTo方法
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else//如果相等,即返回0,这个key就没有加入
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}

由于我们重写了compareTo方法,方法此时返回的是两个元素长度之差。

在do...while循环比较时,因为在加入“jack”之前已经有一个相同长度为4的字符串“lucy”,所以compareTo返回的值为0,即cmp=0,执行语句return t.setValue(value);

即 认为是同一个key,因此“jack”无法加入集合treeSet

19.TreeMap

例子:

package li.map.treemap;
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap; @SuppressWarnings("all")
public class TreeMap_ {
public static void main(String[] args) {
//使用默认的构造器穿件TreeMap,是无序的(也没有排序)
//要求:按照传入的字符串(key)的大小进行排序
//TreeMap treeMap = new TreeMap();
TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
//按照传入的字符串(key)的大小进行排序
//return ((String)o2).compareTo((String)o1); //按照key的字符串长度大小排序
return ((String)o2).length()-((String)o1).length();
}
});
treeMap.put("jack","杰克");
treeMap.put("tom","汤姆");
treeMap.put("kristina","克里斯提诺");
treeMap.put("smith","史密斯"); System.out.println(treeMap);//按照key的长度排序
// {kristina=克里斯提诺, smith=史密斯, jack=杰克, tom=汤姆}
}
}

如下图:打上断点,点击debug,点击force step into进入到构造器中

  1. 把传入的实现了Comparator接口的匿名内部类(对象),传给 了TreeMap的comparator属性

  1. 接下来调用put方法:

    public V put(K key, V value)
    {
    // 先以 t 保存链表的 root 节点
    Entry<K,V> t = root;
    // 如果 t==null,表明是一个空链表,即该 TreeMap 里没有任何 Entry
    if (t == null)
    {
    // 将新的 key-value 创建一个 Entry,并将该 Entry 作为 root
    root = new Entry<K,V>(key, value, null);
    // 设置该 Map 集合的 size 为 1,代表包含一个 Entry
    size = 1;
    // 记录修改次数为 1
    modCount++;
    return null;
    }
    int cmp;
    Entry<K,V> parent;
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    // 如果比较器 cpr 不为 null,即表明采用定制排序
    if (cpr != null)
    {
    do {
    // 使用 parent 上次循环后的 t 所引用的 Entry
    parent = t;
    // 拿新插入 key 和 t 的 key 进行比较
    cmp = cpr.compare(key, t.key);
    // 如果新插入的 key 小于 t 的 key,t 等于 t 的左边节点
    if (cmp < 0)
    t = t.left;
    // 如果新插入的 key 大于 t 的 key,t 等于 t 的右边节点
    else if (cmp > 0)
    t = t.right;
    // 如果两个 key 相等,新的 value 覆盖原有的 value,
    // 并返回原有的 value
    else
    return t.setValue(value);
    } while (t != null);
    }
    else
    {
    if (key == null)
    throw new NullPointerException();
    Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
    do {
    // 使用 parent 上次循环后的 t 所引用的 Entry
    parent = t;
    // 拿新插入 key 和 t 的 key 进行比较
    cmp = k.compareTo(t.key);
    // 如果新插入的 key 小于 t 的 key,t 等于 t 的左边节点
    if (cmp < 0)
    t = t.left;
    // 如果新插入的 key 大于 t 的 key,t 等于 t 的右边节点
    else if (cmp > 0)
    t = t.right;
    // 如果两个 key 相等,新的 value 覆盖原有的 value,
    // 并返回原有的 value
    else
    return t.setValue(value);
    } while (t != null);
    }
    // 将新插入的节点作为 parent 节点的子节点
    Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(key, value, parent);
    // 如果新插入 key 小于 parent 的 key,则 e 作为 parent 的左子节点
    if (cmp < 0)
    parent.left = e;
    // 如果新插入 key 小于 parent 的 key,则 e 作为 parent 的右子节点
    else
    parent.right = e;
    // 修复红黑树
    fixAfterInsertion(e);
    size++;
    modCount++;
    return null;
    }

    ​ 2.1第一次添加时,把 k-v 封装到Entry对象中,并放入root

    // 先以 t 保存链表的 root 节点
    Entry<K,V> t = root;
    // 如果 t==null,表明是一个空链表,即该 TreeMap 里没有任何 Entry
    if (t == null)
    {
    // 将新的 key-value 创建一个 Entry,并将该 Entry 作为 root
    root = new Entry<K,V>(key, value, null);
    // 设置该 Map 集合的 size 为 1,代表包含一个 Entry
    size = 1;
    // 记录修改次数为 1
    modCount++;
    return null;
    }

    ​ 2.2 之后的添加:

      Comparator<? super K> cpr = comparator;
    // 如果比较器 cpr 不为 null,即表明采用定制排序
    if (cpr != null)
    {
    do {
    // 使用 parent 上次循环后的 t 所引用的 Entry
    parent = t;
    // 拿新插入 key 和 t 的 key 进行比较
    cmp = cpr.compare(key, t.key);
    // 如果新插入的 key 小于 t 的 key,t 等于 t 的左边节点
    if (cmp < 0)
    t = t.left;
    // 如果新插入的 key 大于 t 的 key,t 等于 t 的右边节点
    else if (cmp > 0)
    t = t.right;
    // 如果两个 key 相等,新的 value 覆盖原有的 value,
    // 并返回原有的 value
    else
    return t.setValue(value);
    } while (t != null);
    }

    思考:重写了compareTo方法之后,现在比较的是key的长度。如果在treeMap集合中加入K-V,该key与集合中的某个key长度相同,结果会如何?

    答案:key不会被替换,但是value值会被最新的替换

20.Collections工具类

20.1排序

  1. Collections是一个提供操作Set、List和Map等集合的工具类
  2. Collections中提供了一系列静态的方法,对集合元素进行排序、查询和修改等操作
  • 排序操作:

    • reverse(List):反转List中元素的顺序

    • shuffle(List):对List集合元素进行随机排序

    • sort(List):根据元素的自然顺序对指定List集合元素进行升序排序

    • sort(List,Comparator):根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序

    • swap(List,int,int):将制定List集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

排序操作例子:

package li.collection.collectionskit;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List; @SuppressWarnings("all")
public class Collections_ {
public static void main(String[] args) { //创建一个ArrayList集合用于测试
List list = new ArrayList();
list.add("tom");
list.add("smith");
list.add("king");
list.add("milan"); //- reverse(List):反转List中元素的顺序
Collections.reverse(list);
System.out.println("reverse:" + list);//[milan, king, smith, tom] //- shuffle(List):对List集合元素进行随机排序
Collections.shuffle(list);
System.out.println("shuffle:" + list);//每一次输出的顺序都不一样 //- sort(List):根据元素的自然顺序对指定List集合元素进行升序排序
Collections.sort(list);
System.out.println("自然排序后" + list);//自然排序是按照字符串的大小来排的 //- sort(List,Comparator):根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序
//指定排序规,例如希望按照字符串的长度大小来排序
Collections.sort(list, new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();
}
});
//注意这里可以输出字符串长度相同的字符,因为是list,允许重复,不用比较key
System.out.println("按字符串长度大小排序:" + list);//按照字符串长度大小排序:[tom, king, milan, smith] //- swap(List,int,int):将制定List集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
Collections.swap(list,1,3 );
System.out.println("交换后的排序:"+list); }
}

20.2查找、替换

  1. Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
  2. Object max(Collection,Comparator):根据Comparator指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
  3. Object min(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最小元素
  4. Object min(Collection,Comparator):根据Comparator指定的顺序,返回给定集合中的最小元素
  5. int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
  6. void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
  7. boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换List对象的所有旧值

例子:

package li.collection.collectionskit;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List; @SuppressWarnings("all")
public class Collections_ {
public static void main(String[] args) { //创建一个ArrayList集合用于测试
List list = new ArrayList();
list.add("tom");
list.add("smith");
list.add("king");
list.add("milan"); //1. Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
System.out.println("自然顺序最大元素:" + Collections.max(list));//自然顺序最大元素:tom //2. Object max(Collection,Comparator):根据Comparator指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
//比如返回长度最大的元素
Object maxObject = Collections.max(list, new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();
}
});
System.out.println("长度最大的元素:"+maxObject);//长度最大的元素:smith //3. Object min(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最小元素
System.out.println("自然顺序最小元素:" + Collections.min(list));//自然顺序最小元素:king //4. Object min(Collection,Comparator):根据Comparator指定的顺序,返回给定集合中的最小元素
//比如返回长度最大的元素
Object minObject = Collections.min(list, new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();
}
});
System.out.println("长度最小的元素:"+minObject);//长度最小的元素:tom //5. int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
System.out.println(""+Collections.frequency(list,"tom"));// 1 //6. void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
//拷贝:注意如果要拷贝的集合大于新的集合,就会抛出异常--Source does not fit in dest
//因此我们需要先给dest赋值,使元素个数和 list.suze()一样
ArrayList dest = new ArrayList();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
dest.add("");
}
Collections.copy(dest,list);
System.out.println("dest:"+dest);//dest:[tom, smith, king, milan] //7. boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换List对象的所有旧值
//例如,如果集合中有tom,就替换成 汤姆
Collections.replaceAll(list,"tom","汤姆");
System.out.println("替换后:"+list);//替换后:替换后:[汤姆, smith, king, milan] }
}

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