Java API —— TreeSet类

1、TreeSet类
1）TreeSet类概述
使用元素的自然顺序对元素进行排序
或者根据创建 set 时提供的 Comparator 进行排序
具体取决于使用的构造方法。
2）TreeSet是如何保证元素的排序和唯一性的
底层数据结构是红黑树(红黑树是一种自平衡的二叉树)

[b]例子1：[/b]

package treesetdemos;
import java.util.TreeSet;
/**
* Created by gao on 15-12-17.
*/
/*
* TreeSet：能够对元素按照某种规则进行排序。
* 排序有两种方式
* A:自然排序
* B:比较器排序
*
* TreeSet集合的特点：排序和唯一
*
* 通过观察TreeSet的add()方法，我们知道最终要看TreeMap的put()方法。
*/
public class TreeDemo01 {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// 自然顺序进行排序
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
// 创建元素并添加
// 20,18,23,22,17,24,19,18,24
ts.add(20);
ts.add(18);
ts.add(23);
ts.add(22);
ts.add(17);
ts.add(24);
ts.add(19);
ts.add(18);
ts.add(24);
// 遍历
for(Integer i : ts){
System.out.println(i);
}
}
}

输出结果：

17
18
19
20
22
23
24

3）TreeSet的add()方法的源码解析

interface Collection {...}
interface Set extends Collection {...}
interface NavigableMap {
}
class TreeMap implements NavigableMap {
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;
}
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);
}
Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
if (cmp < 0)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
return null;
}
}
class TreeSet implements Set {
private transient NavigableMap<E,Object> m;

public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
public boolean add(E e) {
return m.put(e, PRESENT)==null;
}
}
真正的比较是依赖于元素的compareTo()方法，而这个方法是定义在 Comparable里面的。
所以，你要想重写该方法，就必须是先实现 Comparable接口。这个接口表示的就是自然排序。

　　4）TreeSet存储元素自然排序和唯一的图解



例子2：存储自定义对象并保证排序唯一
自定义类：先按年龄排序，年龄相同按姓名自然排序

package treesetdemos;
/**
* @author Administrator
*
*/
/*
* 如果一个类的元素要想能够进行自然排序，就必须实现自然排序接口
*/
public class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private int age;
public Student() {
super();
}
public Student(String name, int age) {
super();
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 int compareTo(Student s) {
// return 0;
// return 1;
// return -1;
// 这里返回什么，其实应该根据我的排序规则来做
// 按照年龄排序,主要条件
int num = this.age - s.age;
// 次要条件
// 年龄相同的时候，还得去看姓名是否也相同
// 如果年龄和姓名都相同，才是同一个元素
int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(s.name) : num;
return num2;
}
}

测试类：（TreeSet无参构造，自然排序）

package treesetdemos;
import java.util.TreeSet;
/**
* Created by gao on 15-12-17.
*/
/*
* TreeSet存储自定义对象并保证排序和唯一。
*
* A:你没有告诉我们怎么排序
*         自然排序，按照年龄从小到大排序
* B:元素什么情况算唯一你也没告诉我
*         成员变量值都相同即为同一个元素
*/
public class TreeSetDemo02 {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();
// 创建元素
//
Student s1 = new Student("linqingxia", 27);
Student s2 = new Student("zhangguorong", 29);
Student s3 = new Student("wanglihong", 23);
Student s4 = new Student("linqingxia", 27);
Student s5 = new Student("liushishi", 22);
Student s6 = new Student("wuqilong", 40);
Student s7 = new Student("fengqingy", 22);
Student s8 = new Student("linqingxia", 29);
// 添加元素
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
ts.add(s6);
ts.add(s7);
ts.add(s8);
// 遍历
for (Student s : ts) {
System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
}
}
}

输出结果：

fengqingy---22
liushishi---22
wanglihong---23
linqingxia---27
linqingxia---29
zhangguorong---29
wuqilong---40

例子3：按照姓名的长度排序
自定义学生类：

package treesetdemos;
/**
* Created by gao on 15-12-17.
*/
public class Student02 implements  Comparable<Student02>  {
private String name;
private int age;
public Student02() {
super();
}
public Student02(String name, int age) {
super();
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 int compareTo(Student02 o) {
// 主要条件 姓名的长度
int num = this.name.length() - o.name.length();
// 姓名的长度相同，不代表姓名的内容相同
int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num;
// 姓名的长度和内容相同，不代表年龄相同，所以还得继续判断年龄
int num3 = num2 == 0 ? this.age - o.age : num2;
return num3;
}
}

测试类：（TreeSet无参构造，自然排序）

package treesetdemos;
import java.util.TreeSet;
/**
* Created by gao on 15-12-17.
*/
/*
* 需求：请按照姓名的长度排序
*/
public class TreeSetDemo03 {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
TreeSet<Student02> ts = new TreeSet<Student02>();
// 创建元素
//
Student02 s1 = new Student02("linqingxia", 27);
Student02 s2 = new Student02("zhangguorong", 29);
Student02 s3 = new Student02("wanglihong", 23);
Student02 s4 = new Student02("linqingxia", 27);
Student02 s5 = new Student02("liushishi", 22);
Student02 s6 = new Student02("wuqilong", 40);
Student02 s7 = new Student02("fengqingy", 22);
Student02 s8 = new Student02("linqingxia", 29);
// 添加元素
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
ts.add(s6);
ts.add(s7);
ts.add(s8);
// 遍历
for (Student02 s : ts) {
System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
}
}
}

输出结果：

fengqingy---22
liushishi---22
wanglihong---23
linqingxia---27
linqingxia---29
zhangguorong---29
wuqilong---40

5）自定义比较器
学生类：

package comparabledemos;
/**
* @author Administrator
*
*/
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student() {
super();
}
public Student(String name, int age) {
super();
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;
}
}

方式一：新建一个接口类MyComparator 实现Comparator接口。

[b]MyComparator接口类：[/b]

package comparabledemos;
import java.util.Comparator;
/**
* Created by gao on 15-12-18.
*/
public class MyComparator implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student s1, Student s2) {
// int num = this.name.length() - s.name.length();
// this -- s1
// s -- s2
// 姓名长度
int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
// 姓名内容
int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
// 年龄
int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
return num3;
}
}

测试类：（TreeSet有参构造，调用比较器排序）

package comparabledemos;
import java.util.TreeSet;
/**
* Created by gao on 15-12-18.
*/
/*
* 需求：请按照姓名的长度排序
*
* TreeSet集合保证元素排序和唯一性的原理
* 唯一性：是根据比较的返回是否是0来决定。
* 排序：
*         A:自然排序(元素具备比较性)
*             让元素所属的类实现自然排序接口 Comparable
*         B:比较器排序(集合具备比较性)
*             让集合的构造方法接收一个比较器接口的子类对象 Comparator
*/
public class MyComparableDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(); //自然排序
// public TreeSet(Comparator comparator) //比较器排序
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new MyComparator());
// 创建元素
Student s1 = new Student("linqingxia", 27);
Student s2 = new Student("zhangguorong", 29);
Student s3 = new Student("wanglihong", 23);
Student s4 = new Student("linqingxia", 27);
Student s5 = new Student("liushishi", 22);
Student s6 = new Student("wuqilong", 40);
Student s7 = new Student("fengqingy", 22);
Student s8 = new Student("linqingxia", 29);
// 添加元素
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
ts.add(s6);
ts.add(s7);
ts.add(s8);
// 遍历
for (Student s : ts) {
System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
}
}
}

方式二：直接创建匿名内部类实现比较器

package comparabledemos;
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
/**
* Created by gao on 15-12-18.
*/
/*
* 需求：请按照姓名的长度排序
*
* TreeSet集合保证元素排序和唯一性的原理
* 唯一性：是根据比较的返回是否是0来决定。
* 排序：
*         A:自然排序(元素具备比较性)
*             让元素所属的类实现自然排序接口 Comparable
*         B:比较器排序(集合具备比较性)
*             让集合的构造方法接收一个比较器接口的子类对象 Comparator
*/
public class MyComparableDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(); //自然排序
// public TreeSet(Comparator comparator) //比较器排序
//TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new MyComparator());
// 如果一个方法的参数是接口，那么真正要的是接口的实现类的对象
// 而匿名内部类就可以实现这个东西
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>(){
@Override
public int compare(Student s1, Student s2) {
// 姓名长度
int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
// 姓名内容
int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName())
: num;
// 年龄
int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
return num3;
}
});
// 创建元素
Student s1 = new Student("linqingxia", 27);
Student s2 = new Student("zhangguorong", 29);
Student s3 = new Student("wanglihong", 23);
Student s4 = new Student("linqingxia", 27);
Student s5 = new Student("liushishi", 22);
Student s6 = new Student("wuqilong", 40);
Student s7 = new Student("fengqingy", 22);
Student s8 = new Student("linqingxia", 29);
// 添加元素
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
ts.add(s6);
ts.add(s7);
ts.add(s8);
// 遍历
for (Student s : ts) {
System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
}
}
}

输出结果：

wuqilong---40
fengqingy---22
liushishi---22
linqingxia---27
linqingxia---29
wanglihong---23
zhangguorong---29

例子4：编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。

package comparabledemos;
import java.util.HashSet;
import java.util.Random;
/**
* Created by gao on 15-12-18.
*/
/*
* 编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。
*
* 分析：
*         A:创建随机数对象
*         B:创建一个HashSet集合
*         C:判断集合的长度是不是小于10
*             是：就创建一个随机数添加
*             否：不搭理它
*         D:遍历HashSet集合
*/
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建随机数对象
Random r = new Random();
// 创建一个Set集合
HashSet<Integer> hs = new HashSet<Integer>();
// 判断集合的长度是不是小于10
while (hs.size() < 10) {
int x = r.nextInt(20) + 1;
hs.add(x);
}

// 遍历Set集合
for (int x : hs) {
System.out.println(x);
}
}
}

例子5：键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台
学生类：

package comparabledemos;
/**
* @author Administrator
*
*/
public class Student {
// 姓名
private String name;
// 语文成绩
private int chinese;
// 数学成绩
private int math;
// 英语成绩
private int english;
public Student() {
super();
}
public Student(String name, int chinese, int math, int english) {
this.name = name;
this.chinese = chinese;
this.math = math;
this.english = english;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getChinese() {
return chinese;
}
public void setChinese(int chinese) {
this.chinese = chinese;
}
public int getMath() {
return math;
}
public void setMath(int math) {
this.math = math;
}
public int getEnglish() {
return english;
}
public void setEnglish(int english) {
this.english = english;
}
public int getSum(){
return this.chinese + this.english + this.math;
}
}

测试类：

package comparabledemos;
import java.util.Comparator;
import java.util.Scanner;
import java.util.TreeSet;
/**
* Created by gao on 15-12-18.
*/
/*
* 键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台
*
* 分析：
*         A:定义学生类
*         B:创建一个TreeSet集合
*         C:总分从高到底如何实现呢?
*         D:键盘录入5个学生信息
*         E:遍历TreeSet集合
*/
public class TreeSetDemo {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
@Override
// 创建一个TreeSet集合
public int compare(Student s1, Student s2) {
// 总分从高到低（注意这里是s2减s1）
int num = s2.getSum() - s1.getSum();
// 总分相同的不一定语文相同
int num2 = num == 0 ? s1.getChinese() - s2.getChinese() : num;
// 总分相同的不一定数序相同
int num3 = num2 == 0 ? s1.getMath() - s2.getMath() : num2;
// 总分相同的不一定英语相同
int num4 = num3 == 0 ? s1.getEnglish() - s2.getEnglish() : num3;
// 姓名还不一定相同
int num5 = num4 == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num4;
return num5;
}
});
System.out.println("学生信息录入开始");
// 键盘录入5个学生信息
for(int x = 1; x <= 5; x++){
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入第" + x + "个学生的姓名:");
String name = sc.nextLine();
System.out.println("请输入第" + x + "个学生的语文成绩:");
String chineseString = sc.nextLine();
System.out.println("请输入第" + x + "个学生的数学成绩:");
String mathString = sc.nextLine();
System.out.println("请输入第" + x + "个学生的英语成绩:");
String englishString = sc.nextLine();
// 把数据封装到学生对象中
Student s = new Student();
s.setName(name);
s.setChinese(Integer.parseInt(chineseString));
s.setMath(Integer.parseInt(mathString));
s.setEnglish(Integer.parseInt(englishString));
// 把学生对象添加到集合
ts.add(s);
}
System.out.println("学生信息录入完毕");
System.out.println("学习信息从高到低排序如下：");
System.out.println("姓名\t语文成绩\t数学成绩\t英语成绩");
// 遍历集合
for (Student s : ts) {
System.out.println(s.getName() + "\t" + s.getChinese() + "\t"
+ s.getMath() + "\t" + s.getEnglish());
}
}
}

输出结果：

学生信息录入开始
请输入第1个学生的姓名:
小明
请输入第1个学生的语文成绩:
89
请输入第1个学生的数学成绩:
90
请输入第1个学生的英语成绩:
91
请输入第2个学生的姓名:
小红
请输入第2个学生的语文成绩:
99
请输入第2个学生的数学成绩:
95
请输入第2个学生的英语成绩:
100
请输入第3个学生的姓名:
小青
请输入第3个学生的语文成绩:
95
请输入第3个学生的数学成绩:
96
请输入第3个学生的英语成绩:
99
请输入第4个学生的姓名:
小高
请输入第4个学生的语文成绩:
99
请输入第4个学生的数学成绩:
100
请输入第4个学生的英语成绩:
100
请输入第5个学生的姓名:
小杨
请输入第5个学生的语文成绩:
85
请输入第5个学生的数学成绩:
80
请输入第5个学生的英语成绩:
60
学生信息录入完毕
学习信息从高到低排序如下：
姓名 语文成绩 数学成绩 英语成绩
小高 99 100 100
小红 99 95 100
小青 95 96 99
小明 89 90 91
小杨 85 80 60