Java深入了解TreeSet

Java中的TreeSet是Set的一個子類，TreeSet集合是用來對象元素進行排序的,同樣他也可以保證元素的唯一。
那TreeSet為什么能保證元素唯一，它是怎樣排序的呢？先看一段代碼：

public static void demo() {
        TreeSet<Person> ts = new TreeSet<>();
        ts.add(new Person("張三", 23));
        ts.add(new Person("李四", 13));
        ts.add(new Person("周七", 13));
        ts.add(new Person("王五", 43));
        ts.add(new Person("趙六", 33));
        
        System.out.println(ts);
    }

 

執行結果：

出錯，會拋出一個異常：java.lang.ClassCastException
顯然是出現了類型轉換異常。原因在於我們需要告訴TreeSet如何來進行比較元素，如果不指定，就會拋出這個異常

如何解決：
如何指定比較的規則，需要在自定義類(Person)中實現```Comparable```接口，並重寫接口中的compareTo方法

public class Person implements Comparable<Person> {
    private String name;
    private int age;
    ...
    public int compareTo(Person o) {
        return 0;                //當compareTo方法返回0的時候集合中只有一個元素
        return 1;                //當compareTo方法返回正數的時候集合會怎么存就怎么取
        return -1;                //當compareTo方法返回負數的時候集合會倒序存儲
    }
}

為什么返回0，只會存一個元素，返回-1會倒序存儲，返回1會怎么存就怎么取呢？原因在於TreeSet底層其實是一個二叉樹機構，且每插入一個新元素(第一個除外)都會調用```compareTo()```方法去和上一個插入的元素作比較，並按二叉樹的結構進行排列。
1. 如果將```compareTo()```返回值寫死為0，元素值每次比較，都認為是相同的元素，這時就不再向TreeSet中插入除第一個外的新元素。所以TreeSet中就只存在插入的第一個元素。
2. 如果將```compareTo()```返回值寫死為1，元素值每次比較，都認為新插入的元素比上一個元素大，於是二叉樹存儲時，會存在根的右側，讀取時就是正序排列的。
3. 如果將```compareTo()```返回值寫死為-1，元素值每次比較，都認為新插入的元素比上一個元素小，於是二叉樹存儲時，會存在根的左側，讀取時就是倒序序排列的。

利用上述規則，我們就可以按照年齡來排序了。代碼如圖

public int compareTo(Person o) {
        int num = this.age - o.age;                //年齡是比較的主要條件
        return num == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : num;//姓名是比較的次要條件
    }

 

按照姓名排序(依據Unicode編碼大小),代碼如下：

public int compareTo(Person o) {
        int num = this.name.compareTo(o.name);        //姓名是主要條件
        return num == 0 ? this.age - o.age : num;    //年齡是次要條件
    }

按照姓名長度排序,代碼如下：

public int compareTo(Person o) {
        int length = this.name.length() - o.name.length();                //比較長度為主要條件
        int num = length == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : length;    //比較內容為次要條件
        return num == 0 ? this.age - o.age : num;                        //比較年齡為次要條件
    }

以上是TreeSet如何比較自定義對象，接下來我們再來看一下TreeSet如何利用比較器比較元素。

需求:現在要制定TreeSet中按照String長度比較String。

//定義一個類，實現Comparator接口，並重寫compare()方法，
class CompareByLen /*extends Object*/ implements Comparator<String> {

    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {        //按照字符串的長度比較
        int num = s1.length() - s2.length();        //長度為主要條件
        return num == 0 ? s1.compareTo(s2) : num;    //內容為次要條件
    }
}

 

    public static void demo4() {

        //需求:將字符串按照長度排序
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new CompareByLen());        //Comparator c = new CompareByLen();
        ts.add("aaaaaaaa");
        ts.add("z");
        ts.add("wc");
        ts.add("nba");
        ts.add("cba");
        
        System.out.println(ts);
    }

 

總結

1. 特點
   • TreeSet是用來排序的, 可以指定一個順序, 對象存入之后會按照指定的順序排列
2. 使用方式
   • a.自然順序(Comparable)
     • TreeSet類的add()方法中會把存入的對象提升為Comparable類型
     • 調用對象的compareTo()方法和集合中的對象比較
     • 根據compareTo()方法返回的結果進行存儲
   • b.比較器順序(Comparator)
     • 創建TreeSet的時候可以制定 一個Comparator
     • 如果傳入了Comparator的子類對象, 那么TreeSet就會按照比較器中的順序排序
     • add()方法內部會自動調用Comparator接口中compare()方法排序
     • 調用的對象是compare方法的第一個參數,集合中的對象是compare方法的第二個參數
   • c.兩種方式的區別
     • TreeSet構造函數什么都不傳, 默認按照類中Comparable的順序(沒有就報錯ClassCastException)
     • TreeSet如果傳入Comparator, 就優先按照Comparator

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