TreeMap & TreeSet & LinkedHashMap

一、TreeMap

HashMap缺陷:键值对之间没有特定的顺序。在TreeMap中,

键值对之间按键有序,TreeMap的实现基础是排序二叉树。

一)基本用法

构造方法:

//无参构造方法要求Map中的键实现Compareble接口
public TreeMap()
//如果comparator不为null,在TreeMap内部进行比较时会调用compare方法
public TreeMap(Comparator<? super K> comparator)

TreeMap按键的比较结果对键进行重排,即使键实际上不同,但只要比较

结果相同,它们就会被认为相同,键只会保留一份。

        TreeMap<String, String> map = new TreeMap<>(String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
map.put("t", "try");
map.put("T", "order");
for (Map.Entry<String, String> kv : map.entrySet()) {
System.out.println(kv.getKey() + " = " + kv.getValue()); //t = order
}

二)实现原理

TreeMap内部是用红黑树实现的,红黑树是一种大致平衡的排序二叉树。

1)内部组成 

内部主要成员:

private final Comparator<? super K> comparator;
private transient Entry<K,V> root = null; //指向二叉树根节点
private transient int size = 0;

内部类Entry:

    static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
K key;
V value;
Entry<K,V> left = null;
Entry<K,V> right = null;
Entry<K,V> parent;
boolean color = BLACK; //表示节点颜色,非黑即红。
Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent) {
this.key = key;
this.value = value;
this.parent = parent;
}
}

2)保存键值对 

put方法代码,添加第一个节点的情况:

    public V put(K key, V value) {
Entry<K,V> t = root;
if(t == null) {
compare(key, key); // type (and possibly null) check
root = new Entry<>(key, value, null);
size = 1;
modCount++;
return null;
}
//…

如果不是第一次添加,寻找父节点,寻找父节点根据是否设置了comparator分为两种情况:

    int cmp;
Entry<K,V> parent;
//split comparator and comparable paths
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if(cpr != null) {
do {
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);
if(cmp < 0)
t = t.left;
else if(cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
    else {
if(key == null)
throw new NullPointerException();
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key);
if(cmp < 0)
t = t.left;
else if(cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while(t != null);
}

基本思路:循环比较找到父节点,并插入作为其左孩子或者右孩子,然后调整保持树的大致平衡。

3)根据键获取值 

    public V get(Object key) {
Entry<K,V> p = getEntry(key);
return(p==null ? null : p.value);
}
        final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
// Offload comparator-based version for sake of performance
if(comparator != null)
return getEntryUsingComparator(key);
if(key == null)
throw new NullPointerException();
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
Entry<K,V> p = root;
while(p != null) {
int cmp = k.compareTo(p.key);
if(cmp < 0)
p = p.left;
else if(cmp > 0)
p = p.right;
else
return p;
}
return null;
}

4)查看是否包含某个值 

按值查找需要遍历

public boolean containsValue(Object value) {
for(Entry<K,V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e))
if(valEquals(value, e.value))
return true;
return false;
}
final Entry<K,V> getFirstEntry() {
Entry<K,V> p = root;
if(p != null)
while (p.left != null)
p = p.left;
return p;
}
    static <K,V> TreeMap.Entry<K,V> successor(Entry<K,V> t) {
if(t == null)
return null;
else if(t.right != null) {
Entry<K,V> p = t.right;
while (p.left != null)
p = p.left;
return p;
} else {
Entry<K,V> p = t.parent;
Entry<K,V> ch = t;
while(p != null && ch == p.right) {
ch = p;
p = p.parent;
}
return p;
}
}

三)小结

ThreeMap根据键保存、查找、删除的效率比较高,为O(h),h为树的高度。

不要求排序优先考虑HashMap。

二、TreeSet

一)基本用法

TreeSet实现了两点:排重和有序

构造函数:

public TreeSet()
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator)

二)实现原理

TreeSet是基于TreeMap实现的:

private transient NavigableMap<E,Object> m; //背后的TreeMap
private static final Object PRESENT = new Object(); //固定值
    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
this.m = m;
}
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}

三)小结

没有重复元素,通过TreeMap实现。

三、LinkedHashMap

LinkedHashMap是HashMap的子类,可以保持元素按插入或者访问有序。

一)基本用法

该类内部有一个双向链表维护键值对顺序,每个键值对既位于哈希表中,也位于双向链表中。

该类支持两种顺序:

1)插入顺序:先添加的在前面,后添加的在后面,修改不影响顺序。

2)访问顺序:所谓访问就是get/put操作,对一个键执行get/put操作后,

其对应的键值会移到链表末尾。

LinkedHashMap有5个构造方法,其中4个都是按插入顺序,只有一个构造

方法可以指定按访问顺序:

public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor,
boolean accessOrder) //accessOrder为ture就是按顺序访问

默认情况下LinkedHashMap是按插入有序的:

        LinkedHashMap<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();
map.put("c", 56);
map.put("d", 22);
map.put("a", 33);
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
}
/*c = 56
d = 22
a = 33*/

插入有序一种常见的使用场景:希望Map按键有序,键在添加前已经排好序,

此时就没必要使用开销大的TreeMap。

        LinkedHashMap<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
map.put("c", 56);
map.put("d", 22);
map.put("a", 33);
map.get("c");
map.put("d", 66);
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
}
/*a = 33
c = 56
d = 66*/

二、实现原理

该类内部实例变量:

private transient Entry<K,V> header; //双向链表的表头
private final boolean accessOrder; //是否按访问顺序

Entry内部类:

    private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
private void remove() {
before.after = after;
after.before = before;
}
private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
after = existingEntry;
before = existingEntry.before;
before.after = this;
after.before = this;
}
void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
if(lm.accessOrder) {
lm.modCount++;
remove();
addBefore(lm.header);
}
}
void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
remove();
}
}

init用于初始化链表的头节点:

void init() {
header = new Entry<>(-1, null, null, null);
header.before = header.after = header;
}

在LinkedHashMap中,put方法还会将节点加入到链表中来,如果是

按访问有序的,还会调整节点到末尾,并根据情况删除掉最久没有被访问的节点。

HashMap的put实现中,如果是新的键,会调用addEntry方法添加节点,LinkedHashMap重写了该方法:

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
super.addEntry(hash, key, value, bucketIndex);
//Remove eldest entry if instructed
Entry<K,V> eldest = header.after;
if(removeEldestEntry(eldest)) {
removeEntryForKey(eldest.key);
}
}

他先调用父类的addEntry方法,父类的addEntry会调用createEntry创建节点,

LinkedHashMap重写了createEntry方法:

    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
HashMap.Entry<K,V> old = table[bucketIndex];
Entry<K,V> e = new Entry<>(hash, key, value, old);
table[bucketIndex] = e;
//新建的节点,加入到链表末尾
e.addBefore(header);
size++;
}

例如执行:

Map<String,Integer> countMap = new LinkedHashMap<>();
countMap.put("hello", 1);

执行后内存结构:

在HashMap的put实现中,如果键已经存在,则会调用节点的recordAccess方法。

LinkedHashMap.Entry重写了该方法,如果是有序访问,则调整该节点到链表末尾。

Java笔记(八)TreeMap & TreeSet & LinkedHashMap的更多相关文章

  1. Java笔记(八)……数组

    数组的概念 同一种类型数据的集合.其实数组就是一个容器. 数组的好处 可以自动给数组中的元素从0开始编号,方便操作这些元素. 数组的格式 元素类型[] 数组名 = new 元素类型[个数]; int[ ...

  2. Java TreeMap 和 LinkedHashMap【笔记】

    Java TreeMap 和 LinkedHashMap[笔记] TreeMap TreeMap基本结构 TreeMap 底层的数据结构就是红黑树,和 HashMap 的红黑树结构一样 与HashMa ...

  3. 【Java】Map杂谈,hashcode()、equals()、HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、ConcurrentHashMap

    参考的优秀文章: <Java编程思想>第四版 <Effective Java>第二版 Map接口是映射表的结构,维护键对象与值对象的对应关系,称键值对. > hashco ...

  4. Java IO学习笔记八:Netty入门

    作者:Grey 原文地址:Java IO学习笔记八:Netty入门 多路复用多线程方式还是有点麻烦,Netty帮我们做了封装,大大简化了编码的复杂度,接下来熟悉一下netty的基本使用. Netty+ ...

  5. Java学习笔记四:Java的八种基本数据类型

    Java的八种基本数据类型 Java语言提供了八种基本类型.六种数字类型(四个整数型,两个浮点型),一种字符类型,还有一种布尔型. Java基本类型共有八种,基本类型可以分为三类,字符类型char,布 ...

  6. Java 集合系列 17 TreeSet

    java 集合系列目录: Java 集合系列 01 总体框架 Java 集合系列 02 Collection架构 Java 集合系列 03 ArrayList详细介绍(源码解析)和使用示例 Java ...

  7. java中的TreeMap如何顺序按照插入顺序排序

    java中的TreeMap如何顺序按照插入顺序排序 你可以使用LinkedHashMap  这个是可以记住插入顺序的. 用LinkedHashMap吧.它内部有一个链表,保持插入的顺序.迭代的时候,也 ...

  8. Java提高十七:TreeSet 深入分析

    前一篇我们分析了TreeMap,接下来我们分析TreeSet,比较有意思的地方是,似乎有Map和Set的地方,Set几乎都成了Map的一个马甲.此话怎讲呢?在前面一篇讨论HashMap和HashSet ...

  9. Java笔记(十六)并发容器

    并发容器 一.写时复制的List和Set CopyOnWrite即写时复制,或称写时拷贝,是解决并发问题的一种重要思路. 一)CopyOnWriteArrayList 该类实现了List接口,它的用法 ...

随机推荐

  1. java测试

    //信1705-1 20173527 刘津鑫package money;import java.io.IOException;import java.io.Serializable;import ja ...

  2. JAVA中的Token

    JAVA中的Token 基于Token的身份验证 来源:转载 最近在做项目开始,涉及到服务器与安卓之间的接口开发,在此开发过程中发现了安卓与一般浏览器不同,安卓在每次发送请求的时候并不会带上上一次请求 ...

  3. SpringMVC + MyBatis + Mysql + Redis(作为二级缓存) 配置

    2016年03月03日 10:37:47 标签: mysql / redis / mybatis / spring mvc / spring 33805 项目环境: 在SpringMVC + MyBa ...

  4. 创建WIFI热点

    @echo off:beginecho 笔记本做无线WiFi程序(首次使用请先设置WiFi帐户.)echo 1.设置WiFi帐户,请按1echo 2.开启WiFi功能,请按2echo 3.闭关WiFi ...

  5. Eclipse编写ExtJS5卡死问题

    本篇以eclipse为例,导入后在编译时很容易出现eclipse的卡死现象,这主要是js文件的校验引起的. 我们可通过如下方法进行配置: 打开该项目的.project文件,删除如下配置即可: < ...

  6. @ResponseBody 和 @RequestBody 的作用

    先提一嘴 @RequestMapping(“url”),这里的 url写的是请求路径的一部分,一般作用在 Controller的方法上,作为请求的映射地址. 代码: @RequestMapping(v ...

  7. (原创)C# 压缩解压那些事儿

    吐槽: 搜狗推广API的报告服务太坑爹了!!! 搜狗推广API的报告服务太坑爹了!!! 搜狗推广API的报告服务太坑爹了!!! 搜狗的太垃圾了,获取下来的压缩包使用正常方式无法解压!!没有专门的API ...

  8. 如何区分oracle服务器、oracle客户端、plsql?

    大家在安装oracle数据库的时候,是不是有很多区分不清的概念,以至于束手无策呢?现在有一个问题,就是怎么区分oracle服务器.oracle客户端.plsql三者的概念?我想,新手在安装的时候可能会 ...

  9. 【BZOJ2698】染色

    题解: 首先比较显然的是查询每个点被覆盖的概率,算完之后概率m次方 既然是计数题 考虑容斥 我们会发现这样是求n长度的区间能存多少种 我们考虑直接递推 从n到n+1 多的方案数一定要覆盖n+1,所以就 ...

  10. [转]基于国家标准的 EndNote 输出样式模板 ----直接用endnote导入到word,不用自己一个个改参考文献了

    EndNote 相当于一个数据库,将添加/导入的文献存档.需要引用文献的时候就从中选择一个插入到文档中,EndNote 会自动给你编号.在文档末尾建立相应的参考文献列表.但是各种杂志.单位要求的文献著 ...