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的详细实现讨论里,我们发现HashSet的详细实现都是通过封装了一个HashMap的成员变量来实现的。这里,TreeSet也不例外。我们先看部分代码,里面声明了成员变量:
- private transient NavigableMap<E,Object> m;
这里NavigableMap本身是TreeMap所实现的一个接口。我们再看下面和构造函数相关的实现:
- TreeSet(NavigableMap < E, Object > m) {
- this.m = m;
- }
- public TreeSet() { // 无参数构造函数
- this(new TreeMap < E, Object > ());
- }
- public TreeSet(Comparator < ?super E > comparator) { // 包含比较器的构造函数
- this(new TreeMap < >(comparator));
- }
- public TreeSet(Collection < ?extends E > c) {
- this();
- addAll(c);
- }
- public TreeSet(SortedSet < E > s) {
- this(s.comparator());
- addAll(s);
- }
- 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);
- }
这里构造函数相关部分的代码看起来比较多,实际上主要的构造函数就两个,一个是默认的无参数构造函数和一个比较器构造函数,他们内部的实现都是使用的TreeMap,而其他相关的构造函数都是通过调用这两个来实现的,故其底层使用的就是TreeMap。既然TreeSet只是TreeMap的一个马甲,因此只要掌握了前面一篇的TreeMap原理,那么TreeSet还是比较容易懂的,因此本文不会详细去介绍TreeMap中已介绍的内容。好了,言归正传,下面开始TreeSet的学习。
一、TreeSet简单介绍
TreeSet是JAVA中集合的一种,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
的
- TreeMap
实现。
- NavigableSet
因为TreeSet继承了AbstractSet抽象类,所以它是一个set集合,可以被实例化,且具有set的属性和方法。
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的性能比HashSet差但是我们在需要排序的时候可以用TreeSet因为他是自然排序也就是升序下面是TreeSet实现代码这个类也似只能通过迭代器迭代元素
ps:TreeSet是有序的Set集合,因此支持add、remove、get等方法。
- 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:
从图中可以看出:
(01) TreeSet继承于AbstractSet,并且实现了NavigableSet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"。
二、TreeSet的构造方法和API
序号 | 构造函数的说明 |
---|---|
1 | TreeSet ()
此构造函数构造空树集,将在根据其元素的自然顺序按升序排序。 |
2 | TreeSet (集合 c)
此构造函数生成树的集合,它包含的元素的集合 c。 |
3 | TreeSet (比较器 comp)
此构造函数构造一个空树集,将根据给定的比较器进行排序。 |
4 | TreeSet (SortedSet ss)
此构造函数生成包含给定 SortedSet 的元素 TreeSet |
修饰符和类型 | 方法和描述 |
---|---|
|
将指定的元素添加到这套,如果它已不存在。
|
|
在加入这一组指定的集合中添加的所有元素。
|
|
返回最小的元素在这一组大于或等于给定的元素,则
如果没有这样的元素。 |
|
从这一组中移除所有元素。
|
|
返回此
实例浅表副本。 |
|
返回用于排序在这集,或空元素,如果这套使用自然排序其元素的比较。
|
|
如果此集合包含指定的元素,则返回
。 |
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返回迭代器中这套降序排序的元素。
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|
返回逆序视图中包含的元素这一套。
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|
返回第一个 (最低) 元素当前在这一套。
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|
返回的最大元素在这一组小于或等于
如果没有这样的元素。 |
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返回其元素是严格小于toElement这套的部分视图.
|
|
返回一个视图的这部分设置的元素都小于 (或等于,如果
是真的) . |
|
返回最小的元素在这套严格大于给定的元素,则
如果没有这样的元素。 |
|
如果此集不包含任何元素,则返回
。 |
|
返回迭代器中这套以升序排序的元素。
|
|
在这套目前返回的最后一个 (最高) 的元素。
|
|
在这一套严格的小于给定的元素,则
返回的最大元素,如果没有这样的元素。 |
|
检索和删除第一个 (最低) 元素,或如果此集合为空,则返回
。 |
|
检索和删除的最后一个 (最高) 的元素,或如果此集合为空,则返回
。 |
|
从这一组中移除指定的元素,如果它存在。
|
|
在这套 (其基数) 中返回的元素的数目。
|
|
返回此集的部分视图的元素范围从
到 . |
|
返回视图的部分的这一套的元素范围从fromElement,具有包容性,到toElement,独家。
|
|
返回其元素是大于或等于fromElement这套的部分视图.
|
|
返回其元素是大于 (或等于,如果
是真的) 这套的部分视图 . |
三、TreeSet主要方法分析
1、add:将指定的元素添加到此 set(如果该元素尚未存在于 set 中)。
- public boolean add(E e) {
- return m.put(e, PRESENT) == null;
- }
2、addAll:将指定 collection 中的所有元素添加到此 set 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);
- }
3、ceiling:返回此 set 中大于等于给定元素的最小元素;如果不存在这样的元素,则返回 null。
- public E ceiling(E e) {
- return m.ceilingKey(e);
- }
4、clear:移除此 set 中的所有元素。
- public void clear() {
- m.clear();
- }
5、clone:返回 TreeSet 实例的浅表副本。属于浅拷贝。
- public Object clone() {
- TreeSet < E > clone = null;
- try {
- clone = (TreeSet < E > ) super.clone();
- } catch(CloneNotSupportedException e) {
- throw new InternalError();
- }
- clone.m = new TreeMap < >(m);
- return clone;
- }
6、comparator:返回对此 set 中的元素进行排序的比较器;如果此 set 使用其元素的自然顺序,则返回 null。
- public Comparator < ?super E > comparator() {
- return m.comparator();
- }
7、contains:如果此 set 包含指定的元素,则返回 true。
- public boolean contains(Object o) {
- return m.containsKey(o);
- }
8、descendingIterator:返回在此 set 元素上按降序进行迭代的迭代器。
- public Iterator < E > descendingIterator() {
- return m.descendingKeySet().iterator();
- }
9、descendingSet:返回此 set 中所包含元素的逆序视图。
- public NavigableSet < E > descendingSet() {
- return new TreeSet < >(m.descendingMap());
- }
10、first:返回此 set 中当前第一个(最低)元素。
- public E first() {
- return m.firstKey();
- }
剩下的不一一分析,都比较简单。
四、TreeSet遍历方式
Iterator顺序遍历
- for (Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext();) {
- iter.next();
- }
- // 假设set是TreeSet对象
- for (Iterator iter = set.descendingIterator(); iter.hasNext();) {
- iter.next();
- }
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!
测试:
- import java.util. * ;
- 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 : aaa
- asc : bbb
- asc : ccc
- asc : ddd
- asc : eee
- ---- Descend Iterator ----
- desc : eee
- desc : ddd
- desc : ccc
- desc : bbb
- desc : aaa
- ---- For-each ----
- for each : aaa
- for each : bbb
- for each : ccc
- for each : ddd
- for each : eee
五、综合对比
TreeSet和TreeMap
相同点:
TreeMap和TreeSet都是有序的集合。
TreeMap和TreeSet都是非同步集合,因此他们不能在多线程之间共享,不过可以使用方法Collections.synchroinzedMap()来实现同步。
运行速度都要比Hash集合慢,他们内部对元素的操作时间复杂度为O(logN),而HashMap/HashSet则为O(1)。
不同点:
最主要的区别就是TreeSet和TreeMap非别实现Set和Map接口
TreeSet只存储一个对象,而TreeMap存储两个对象Key和Value(仅仅key对象有序)
TreeSet中不能有重复对象,而TreeMap中可以存在。
TreeSet和HashSet
相同点:
都是唯一不重复的Set集合。
不同点:
底层来说,HashSet是用Hash表来存储数据,而TreeSet是用二叉平衡树来存储数据。 功能上来说,由于TreeSet是有序的Set,可以使用SortedSet。接口的first()、last()等方法。但由于要排序,势必要影响速度。所以,如果不需要顺序的话,还是使用HashSet吧,使用Hash表存储数据的HashSet在速度上更胜一筹。如果需要顺序则TreeSet更为明智。
底层来说,HashSet是用Hash表来存储数据,而TreeSet是用二叉平衡树来存储数据。
总结:
1、不能有重复的元素;
2、具有排序功能;
3、TreeSet中的元素必须实现Comparable接口并重写compareTo()方法,TreeSet判断元素是否重复 、以及确定元素的顺序 靠的都是这个方法;
①对于java类库中定义的类,TreeSet可以直接对其进行存储,如String,Integer等,因为这些类已经实现了Comparable接口);
②对于自定义类,如果不做适当的处理,TreeSet中只能存储一个该类型的对象实例,否则无法判断是否重复。
4、依赖TreeMap。
5、相对HashSet,TreeSet的优势是有序,劣势是相对读取慢。根据不同的场景选择不同的集合。
整体源码(1.6):
- 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;
- }
来源: http://www.cnblogs.com/pony1223/p/7907173.html