面试必问项之Set实现类:TreeSet
一、TreeSet 概述
1、TreeSet是 SortedSet 接口的实现类， TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。
2、TreeSet顾名思义他内部维护的是一个TreeMap，底层是红黑二叉树，他使得集合内都是有序的序列。
3、Tree可以按照添加对象的指定属性，进行排序，所以向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
4、两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口） 和 定制排序（Comparator）；
5、自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals()；
6、定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals()；
7、对 TreeSet进行遍历的时候，默认是使用自然排序的规则来排序的；
8、TreeSet 添加自定义类的对象时候，必须要有自然排序或定制排序，否则抛出异常：cannot cast to java.lang.Comparable;
二、TreeSet 结构
1、TreeSet 声明
1 public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> 2 implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
2、TreeSet 类继承结构
3、红黑树
TreeSet和后要的TreeMap采用红黑树的存储结构
特点：有序，查询速度比List快
三、TreeSet 创建
1、构造器
TreeSet是基于红黑树结构实现的，会对元素进行排序，TreeSet 提供了五种构造器：
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
this.m = m;
}
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
public TreeSet(SortedSet<E> s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}
里面的 m 属性是什么：
/**
* The backing map.
*/
private transient NavigableMap<E,Object> m;
// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();
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可以看到里面是维护了一个 NavigableMap。
2、通过 Comparator 实例创建 TreeSet
上面的四个构造函数中着重要介绍第三个，它通过Comparator实例来创建TreeMap，那么Comparator到底是何方神圣呢？
通过阅读Comparator的源码发现，这是一个用于集合类排序的辅助接口，用户需要实现compare方法。
如果用户用了这种方式创建TreeSet，那么集合元素就不需要做额外处理，否则集合元素都需要实现Comparable接口，因为Tree在排序的时候会调用compare或者compareTo方法（介绍TreeMap的时候会具体讲解）。
下面来看看写的一个样例代码：
public class MyComparator implements Comparator<Person> {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.age - o2.age;
}
}
public class Person {
public Integer age;
public Person(Integer value) {
this.age = value;
}
}
public static void TreeSetTest() {
// TreeMap在底层put元素的时候会判断是否存在Comparator实例，如果存在，则每次添加元素排序比较的时候会调用compare接口。
TreeSet<Person> set = new TreeSet<Person>(new MyComparator());
Person p1 = new Person(1);
Person p2 = new Person(1);
Person p3 = new Person(5);
Person p4 = new Person(9);
Person p5 = new Person(10);
set.add(p1);
set.add(p2);
set.add(p3);
set.add(p4);
set.add(p5);
Iterator<Person> i = set.iterator();
while (i.hasNext()) {
Person p = (Person) i.next();
System.out.println(p.age);
}//加入Java开发交流君样：593142328一起吹水聊天
}
打印结果：
1 5 9 10
四、TreeSet 方法
五、NavigableSet接口介绍
常用方法：
// 返回比当前元素小的最近的一个元素
public E lower(E e) {
return m.lowerKey(e);
}
// 返回小于等于当前元素的最近一个元素
public E floor(E e) {
return m.floorKey(e);
}
// 返回大于等于当前元素的最近一个元素
public E ceiling(E e) {
return m.ceilingKey(e);
}//加入Java开发交流君样：593142328一起吹水聊天
// 返回大于当前元素的最近一个元素
public E higher(E e) {
return m.higherKey(e);
}
六、TreeSet 与 比较器
1、自然排序
（1）自然排序：TreeSet会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列。
（2）如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现 Comparable接口。
实现Comparable 的类必须实现compareTo(Object obj)方法，两个对象即通过compareTo(Object obj)方法的返回值来比较大小。
（3）Comparable 的典型实现：
- ① BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较；
- ② Character：按字符的 unicode值来进行比较；
- ③ Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例；
- ④String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
- ⑤ Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大
（4）向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。
（5）因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。
（6）对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj)方法比较返回值。
（7）当需要把一个对象放入 TreeSet中，重写该对象对应的 equals()方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过 equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj)方法比较应返回 0。否则，让人难以理解。
2、定制排序
（1）TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
（2）利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。【面试资料】
（3）要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
（4）此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
（5）使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。
七、案例
1、自定义类的自然排序
案例：
public class User implements Comparable{
private String name;
private int age;
public User() {
}
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("User equals()....");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
if (age != user.age) return false;
return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
}
@Override
public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31 * result + age;
return result;
}
//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if(o instanceof User){
User user = (User)o;
// return -this.name.compareTo(user.name);
int compare = -this.name.compareTo(user.name);
if(compare != 0){
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
}else{//加入Java开发交流君样：593142328一起吹水聊天
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}
使用TreeSet保存：
@Test
public void test1(){
TreeSet set = new TreeSet();
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
注意：如果在自然比较器中并没有对年龄进行比较，当姓名一样时，就会认为这两个对象一样，不会再次存放；
如果在比较器中对两个属性都进行了比较，当有一个属性不一样就会放入 TreeSet中。
可以发现，这里对两个对象的比较并不是使用 equals() 方法，而是使用比较器来进行比较的。
2、自定义类的定制排序
定制排序：
@Test
public void test2(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}else{
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com); //按照给定的比较器进行排序
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
总结
本篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容！
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