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Java集合 - TreeSet详解和使用示例

第1部分 TreeSet介绍TreeSet简介TreeSet 是一个有序的集合,它的作用是提供有序的Set集合。TreeSet 继承于AbstractSet,所以它是一个Set集合,具有Set的属性和方法。比如查找与指定目标最匹配项。TreeSet 实现了Cloneable接口,意味着它能被克隆。TreeSet 实现了java.io.Serializable接口,意味着它支持序列化。TreeSet

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第1部分 TreeSet介绍TreeSet简介TreeSet 是一个有序的集合,它的作用是提供有序的Set集合。TreeSet 继承于AbstractSet,所以它是一个Set集合,具有Set的属性和方法。比如查找与指定目标最匹配项。TreeSet 实现了Cloneable接口,意味着它能被克隆。TreeSet 实现了java.io.Serializable接口,意味着它支持序列化。TreeSet为基本操作提供受保证的 log 时间开销。另外,TreeSet是非同步的。它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fast的。使用该构造函数,TreeSet中的元素按照自然排序进行排列。TreeSet()// 创建的TreeSet包含collectionTreeSet(Collection

第1部分 TreeSet介绍

TreeSet简介

TreeSet 是一个有序的集合,它的作用是提供有序的Set集合。它继承于AbstractSet抽象类,实现了NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable接口。
TreeSet 继承于AbstractSet,所以它是一个Set集合,具有Set的属性和方法。
TreeSet 实现了NavigableSet接口,意味着它支持一系列的导航方法。比如查找与指定目标最匹配项。
TreeSet 实现了Cloneable接口,意味着它能被克隆。
TreeSet 实现了java.io.Serializable接口,意味着它支持序列化。
TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式:自然排序 或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法。
TreeSet为基本操作(add、remove 和 contains)提供受保证的 log(n) 时间开销。
另外,TreeSet是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fast的。

TreeSet的构造函数

// 默认构造函数。使用该构造函数,TreeSet中的元素按照自然排序进行排列。TreeSet()// 创建的TreeSet包含collectionTreeSet(Collection<? extends E> collection)// 指定TreeSet的比较器TreeSet(Comparator<? super E> comparator)// 创建的TreeSet包含setTreeSet(SortedSet<E> set)

TreeSet的API

Collection接口:boolean       add(E object)boolean       addAll(Collection<? extends E> collection)void           clear()boolean        contains(Object object)boolean        isEmpty()boolean       remove(Object object)int            size()Iterator<E>        iterator()SortedSet接口:E             first()E             last()E             pollFirst()E             pollLast()E             lower(E e)E             floor(E e)E             ceiling(E e)E             higher(E e)Comparator<? super E>   comparator()Iterator<E>        iterator()Iterator<E>        descendingIterator()NavigableSet<E>      descendingSet()NavigableSet<E>      headSet(E end, boolean endInclusive)SortedSet<E>       subSet(E start, E end)NavigableSet<E>      subSet(E start, boolean startInclusive, E end, boolean endInclusive)NavigableSet<E>      tailSet(E start, boolean startInclusive)新

说明:

(01) TreeSet是有序的Set集合,因此支持add、remove、get等方法。
(02) 和NavigableSet一样,TreeSet的导航方法大致可以区分为两类,一类时提供元素项的导航方法,返回某个元素;另一类时提供集合的导航方法,返回某个集合。
lower、floor、ceiling 和 higher 分别返回小于、小于等于、大于等于、大于给定元素的元素,如果不存在这样的元素,则返回 null。

第2部分 TreeSet数据结构

TreeSet的继承关系

java.lang.Object  ↳   java.util.AbstractCollection<E>     ↳   java.util.AbstractSet<E>        ↳   java.util.TreeSet<E> public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>      implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable{}

TreeSet与Collection关系如下图:


Java集合 - TreeSet详解和使用示例

从图中可以看出:
(01) TreeSet继承于AbstractSet,并且实现了NavigableSet接口(扩展自SortedSet接口)。
(02) TreeSet的本质是一个"有序的,并且没有重复元素"的集合,它是通过TreeMap实现的。TreeSet中含有一个"NavigableMap类型的成员变量"m,而m实际上是"TreeMap的实例"。

第3部分 TreeSet源码解析(基于JDK1.6.0_45)

为了更了解TreeSet的原理,下面对TreeSet源码代码作出分析。

package java.util; public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>  implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable{  // NavigableMap对象  private transient NavigableMap<E,Object> m;   // TreeSet是通过TreeMap实现的,  // PRESENT是键-值对中的值。  private static final Object PRESENT = new Object();   // 不带参数的构造函数。创建一个空的TreeMap  public TreeSet() {    this(new TreeMap<E,Object>());  }   // 将TreeMap赋值给 "NavigableMap对象m"  TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {    this.m = m;  }   // 带比较器的构造函数。  public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {    this(new TreeMap<E,Object>(comparator));  }   // 创建TreeSet,并将集合c中的全部元素都添加到TreeSet中  public TreeSet(Collection<? extends E> c) {    this();    // 将集合c中的元素全部添加到TreeSet中    addAll(c);  }   // 创建TreeSet,并将s中的全部元素都添加到TreeSet中  public TreeSet(SortedSet<E> s) {    this(s.comparator());    addAll(s);  }   // 返回TreeSet的顺序排列的迭代器。  // 因为TreeSet时TreeMap实现的,所以这里实际上时返回TreeMap的“键集”对应的迭代器  public Iterator<E> iterator() {    return m.navigableKeySet().iterator();  }   // 返回TreeSet的逆序排列的迭代器。  // 因为TreeSet时TreeMap实现的,所以这里实际上时返回TreeMap的“键集”对应的迭代器  public Iterator<E> descendingIterator() {    return m.descendingKeySet().iterator();  }   // 返回TreeSet的大小  public int size() {    return m.size();  }   // 返回TreeSet是否为空  public boolean isEmpty() {    return m.isEmpty();  }   // 返回TreeSet是否包含对象(o)  public boolean contains(Object o) {    return m.containsKey(o);  }   // 添加e到TreeSet中  public boolean add(E e) {    return m.put(e, PRESENT)==null;  }   // 删除TreeSet中的对象o  public boolean remove(Object o) {    return m.remove(o)==PRESENT;  }   // 清空TreeSet  public void clear() {    m.clear();  }   // 将集合c中的全部元素添加到TreeSet中  public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {    // Use linear-time version if applicable    if (m.size()==0 && c.size() > 0 &&      c instanceof SortedSet &&      m instanceof TreeMap) {      SortedSet<? extends E> set = (SortedSet<? extends E>) c;      TreeMap<E,Object> map = (TreeMap<E, Object>) m;      Comparator<? super E> cc = (Comparator<? super E>) set.comparator();      Comparator<? super E> mc = map.comparator();      if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) {        map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);        return true;      }    }    return super.addAll(c);  }   // 返回子Set,实际上是通过TreeMap的subMap()实现的。  public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,                 E toElement,  boolean toInclusive) {    return new TreeSet<E>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,                    toElement,  toInclusive));  }   // 返回Set的头部,范围是:从头部到toElement。  // inclusive是是否包含toElement的标志  public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {    return new TreeSet<E>(m.headMap(toElement, inclusive));  }   // 返回Set的尾部,范围是:从fromElement到结尾。  // inclusive是是否包含fromElement的标志  public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {    return new TreeSet<E>(m.tailMap(fromElement, inclusive));  }   // 返回子Set。范围是:从fromElement(包括)到toElement(不包括)。  public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {    return subSet(fromElement, true, toElement, false);  }   // 返回Set的头部,范围是:从头部到toElement(不包括)。  public SortedSet<E> headSet(E toElement) {    return headSet(toElement, false);  }   // 返回Set的尾部,范围是:从fromElement到结尾(不包括)。  public SortedSet<E> tailSet(E fromElement) {    return tailSet(fromElement, true);  }   // 返回Set的比较器  public Comparator<? super E> comparator() {    return m.comparator();  }   // 返回Set的第一个元素  public E first() {    return m.firstKey();  }   // 返回Set的最后一个元素  public E first() {  public E last() {    return m.lastKey();  }   // 返回Set中小于e的最大元素  public E lower(E e) {    return m.lowerKey(e);  }   // 返回Set中小于/等于e的最大元素  public E floor(E e) {    return m.floorKey(e);  }   // 返回Set中大于/等于e的最小元素  public E ceiling(E e) {    return m.ceilingKey(e);  }   // 返回Set中大于e的最小元素  public E higher(E e) {    return m.higherKey(e);  }   // 获取第一个元素,并将该元素从TreeMap中删除。  public E pollFirst() {    Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();    return (e == null)? null : e.getKey();  }   // 获取最后一个元素,并将该元素从TreeMap中删除。  public E pollLast() {    Map.Entry<E,?> e = m.pollLastEntry();    return (e == null)? null : e.getKey();  }   // 克隆一个TreeSet,并返回Object对象  public Object clone() {    TreeSet<E> clone = null;    try {      clone = (TreeSet<E>) super.clone();    } catch (CloneNotSupportedException e) {      throw new InternalError();    }     clone.m = new TreeMap<E,Object>(m);    return clone;  }   // java.io.Serializable的写入函数  // 将TreeSet的“比较器、容量,所有的元素值”都写入到输出流中  private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)    throws java.io.IOException {    s.defaultWriteObject();     // 写入比较器    s.writeObject(m.comparator());     // 写入容量    s.writeInt(m.size());     // 写入“TreeSet中的每一个元素”    for (Iterator i=m.keySet().iterator(); i.hasNext(); )      s.writeObject(i.next());  }   // java.io.Serializable的读取函数:根据写入方式读出  // 先将TreeSet的“比较器、容量、所有的元素值”依次读出  private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)    throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {    // Read in any hidden stuff    s.defaultReadObject();     // 从输入流中读取TreeSet的“比较器”    Comparator<? super E> c = (Comparator<? super E>) s.readObject();     TreeMap<E,Object> tm;    if (c==null)      tm = new TreeMap<E,Object>();    else      tm = new TreeMap<E,Object>(c);    m = tm;     // 从输入流中读取TreeSet的“容量”    int size = s.readInt();     // 从输入流中读取TreeSet的“全部元素”    tm.readTreeSet(size, s, PRESENT);  }   // TreeSet的序列版本号  private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;}

总结:

(01) TreeSet实际上是TreeMap实现的。当我们构造TreeSet时;若使用不带参数的构造函数,则TreeSet的使用自然比较器;若用户需要使用自定义的比较器,则需要使用带比较器的参数。
(02) TreeSet是非线程安全的。
(03) TreeSet实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时,依次写入“比较器、容量、全部元素”;当读出输入流时,再依次读取。

第4部分 TreeSet遍历方式

4.1 Iterator顺序遍历

for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); ) {  iter.next();} 

4.2 Iterator逆序遍历

// 假设set是TreeSet对象for(Iterator iter = set.descendingIterator(); iter.hasNext(); ) {  iter.next();}

4.3 for-each遍历HashSet

// 假设set是TreeSet对象,并且set中元素是String类型String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);for (String str:arr)  System.out.printf("for each : %s\n", str);

TreeSet不支持快速随机遍历,只能通过迭代器进行遍历!

TreeSet遍历测试程序如下:

import java.util.*; /** * @desc TreeSet的遍历程序 * * @author skywang * @email kuiwu-wang@163.com */public class TreeSetIteratorTest {   public static void main(String[] args) {    TreeSet set = new TreeSet();    set.add("aaa");    set.add("aaa");    set.add("bbb");    set.add("eee");    set.add("ddd");    set.add("ccc");     // 顺序遍历TreeSet    ascIteratorThroughIterator(set) ;    // 逆序遍历TreeSet    descIteratorThroughIterator(set);    // 通过for-each遍历TreeSet。不推荐!此方法需要先将Set转换为数组    foreachTreeSet(set);  }   // 顺序遍历TreeSet  public static void ascIteratorThroughIterator(TreeSet set) {    System.out.print("\n ---- Ascend Iterator ----\n");    for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); ) {      System.out.printf("asc : %s\n", iter.next());    }  }   // 逆序遍历TreeSet  public static void descIteratorThroughIterator(TreeSet set) {    System.out.printf("\n ---- Descend Iterator ----\n");    for(Iterator iter = set.descendingIterator(); iter.hasNext(); )      System.out.printf("desc : %s\n", (String)iter.next());  }   // 通过for-each遍历TreeSet。不推荐!此方法需要先将Set转换为数组  private static void foreachTreeSet(TreeSet set) {    System.out.printf("\n ---- For-each ----\n");    String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);    for (String str:arr)      System.out.printf("for each : %s\n", str);  }}

运行结果:

---- Ascend Iterator ----asc : aaaasc : bbbasc : cccasc : dddasc : eee  ---- Descend Iterator ----desc : eeedesc : ddddesc : cccdesc : bbbdesc : aaa  ---- For-each ----for each : aaafor each : bbbfor each : cccfor each : dddfor each : eee

第5部分 TreeSet示例

下面通过实例学习如何使用TreeSet

import java.util.*; /** * @desc TreeSet的API测试 * * @author skywang * @email kuiwu-wang@163.com */public class TreeSetTest {   public static void main(String[] args) {    testTreeSetAPIs();  }     // 测试TreeSet的api  public static void testTreeSetAPIs() {    String val;     // 新建TreeSet    TreeSet tSet = new TreeSet();    // 将元素添加到TreeSet中    tSet.add("aaa");    // Set中不允许重复元素,所以只会保存一个“aaa”    tSet.add("aaa");    tSet.add("bbb");    tSet.add("eee");    tSet.add("ddd");    tSet.add("ccc");    System.out.println("TreeSet:"+tSet);     // 打印TreeSet的实际大小    System.out.printf("size : %d\n", tSet.size());     // 导航方法    // floor(小于、等于)    System.out.printf("floor bbb: %s\n", tSet.floor("bbb"));    // lower(小于)    System.out.printf("lower bbb: %s\n", tSet.lower("bbb"));    // ceiling(大于、等于)    System.out.printf("ceiling bbb: %s\n", tSet.ceiling("bbb"));    System.out.printf("ceiling eee: %s\n", tSet.ceiling("eee"));    // ceiling(大于)    System.out.printf("higher bbb: %s\n", tSet.higher("bbb"));    // subSet()    System.out.printf("subSet(aaa, true, ccc, true): %s\n", tSet.subSet("aaa", true, "ccc", true));    System.out.printf("subSet(aaa, true, ccc, false): %s\n", tSet.subSet("aaa", true, "ccc", false));    System.out.printf("subSet(aaa, false, ccc, true): %s\n", tSet.subSet("aaa", false, "ccc", true));    System.out.printf("subSet(aaa, false, ccc, false): %s\n", tSet.subSet("aaa", false, "ccc", false));    // headSet()    System.out.printf("headSet(ccc, true): %s\n", tSet.headSet("ccc", true));    System.out.printf("headSet(ccc, false): %s\n", tSet.headSet("ccc", false));    // tailSet()    System.out.printf("tailSet(ccc, true): %s\n", tSet.tailSet("ccc", true));    System.out.printf("tailSet(ccc, false): %s\n", tSet.tailSet("ccc", false));      // 删除“ccc”    tSet.remove("ccc");    // 将Set转换为数组    String[] arr = (String[])tSet.toArray(new String[0]);    for (String str:arr)      System.out.printf("for each : %s\n", str);     // 打印TreeSet    System.out.printf("TreeSet:%s\n", tSet);     // 遍历TreeSet    for(Iterator iter = tSet.iterator(); iter.hasNext(); ) {      System.out.printf("iter : %s\n", iter.next());    }     // 删除并返回第一个元素    val = (String)tSet.pollFirst();    System.out.printf("pollFirst=%s, set=%s\n", val, tSet);     // 删除并返回最后一个元素    val = (String)tSet.pollLast();    System.out.printf("pollLast=%s, set=%s\n", val, tSet);     // 清空HashSet    tSet.clear();     // 输出HashSet是否为空    System.out.printf("%s\n", tSet.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty");  }}

运行结果:

TreeSet:[aaa, bbb, ccc, ddd, eee]size : 5floor bbb: bbblower bbb: aaaceiling bbb: bbbceiling eee: eeehigher bbb: cccsubSet(aaa, true, ccc, true): [aaa, bbb, ccc]subSet(aaa, true, ccc, false): [aaa, bbb]subSet(aaa, false, ccc, true): [bbb, ccc]subSet(aaa, false, ccc, false): [bbb]headSet(ccc, true): [aaa, bbb, ccc]headSet(ccc, false): [aaa, bbb]tailSet(ccc, true): [ccc, ddd, eee]tailSet(ccc, false): [ddd, eee]for each : aaafor each : bbbfor each : dddfor each : eeeTreeSet:[aaa, bbb, ddd, eee]iter : aaaiter : bbbiter : ddditer : eeepollFirst=aaa, set=[bbb, ddd, eee]pollLast=eee, set=[bbb, ddd]set is empty

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

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转载自:https://www.jb51.net/article/113733.htm


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