5.5（java学习笔记）TreeSet和TreeMap

1.TreeMap

TreeMap是可排序的Map类，使用这个类时，TreeMap会对存放的数据进行排序。

排序是根据key来排序的，排序规则是key实现comparable接口中的compareTo()方法

或指定一个排序规则类实现comparator接口中的compare()方法，将其实例化的对象传入Tree。

我们来看下Tree排序的执行过程。

TreeMap还有其他构造方法，我们就看这两两个。

第一个是没有使用排序规则类的构造方法，那么作为key必须实现了Comparable接口中的compareTo()方法。

第二个是使用了排序规则类的构造方法。

我们接着来看Tree中的put方法

 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) {//判断是否有排序规则，有就用排序规则进行排序
            do {
                parent = t;
                cmp = cpr.compare(key, t.key);//实现了comparator接口的比较规则类中的compare方法
                if (cmp < 0)
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        else {                                  //没有排序规则就使用key实现的compareTo方法比较
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            @SuppressWarnings("unchecked")
                Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
            do {                   //实现了Comparable接口中的compareTo方法
                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;
    }

我们可以看到上面代码，首先判断是否有排序规则类的实例化对象，有就用这个对象中的compare方法，

没有就用key中的compareTo方法。

排序的依据是key。

TreeMap底层排序的实现是红黑树，有兴趣可以参阅：https://blog.csdn.net/a616413086/article/details/52586006

所以使用Tree排序，其中的Key必须实现一种接口（Comparable或Comparator都可以）

News类：

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;


public class News implements Comparable<News>{
    private String newsName;
    private Date date;
    private int click;
    private String timeS;
    public News(){}
    public News(String newsName, Date date, int click){
        setNewsName(newsName);
        setDate(date);
        setClick(click);
    }
    public String getNewsName() {
        return newsName;
    }

    public void setNewsName(String newsName) {
        this.newsName = newsName;
    }

    public Date getDate() {
        return date;
    }

    public void setDate(Date date) {
        this.date = date;
        DateFormat china_time = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh-mm-ss");
       timeS = china_time.format(date);
        
    }
    public int getClick() {
        return click;
    }

    public void setClick(int click) {
        this.click = click;
    }
    public int compareTo(News o) {//用于比较的compareTo方法
        // TODO Auto-generated method stub
        if(this.getDate().after(o.getDate()))//先判断时间，按时间降序排列
            return -1;
        else if(this.getDate().getTime()-o.getDate().getTime()==0){//如果时间相同按点击量降序排序
            if(this.getClick() > o.click)
                return -1;
            else if(this.getClick()==o.getClick())
                return 0;
        }              
        return 1; //
    }
        
    public String toString(){
        return "标题：" + this.newsName + "时间" + timeS
        + "点击量" + this.click + "
";
    }
}

TreeMap +Comparable +CompareTo实现排序

import javax.swing.text.html.HTMLDocument.Iterator;

public class TestCompare {
    public static void main(String[] args) {
        Map<News,Object> newsMap = new TreeMap<>();//调用本身的compareTo方法
        newsMap.put(new News("国庆高峰堵车，各景点爆满！",new Date(),1000),new Object());//设置为当前时间
        newsMap.put(new News("国庆仍有大部分家里蹲！",new Date(System.currentTimeMillis()-60*60*1000),10000),new Object());//设置为当前时间前一小时
        newsMap.put(new News("惊呆，游客竟在做这种事！！！",new Date(),5000),new Object());//设置为当前时间，点击量10000
        Set<Map.Entry<News, Object>> set_m = newsMap.entrySet();//将Map封装成变为Set接口对象
        java.util.Iterator<Entry<News, Object>> ite = set_m.iterator();//使用set接口中的迭代器
        while(ite.hasNext()){
            Map.Entry<News, Object> en = ite.next();//然后将其中的键取出。
            System.out.println(en.getKey());
        }
    }
}

运行结果：
标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-14 10-50-58点击量5000

标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-14 10-50-57点击量1000

标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-14 09-50-58点击量10000

先按时间排序，再按点击量排序。

TreeMap + comparator+compare实现排序(News类中的Comparable及compareTo方法可以去掉也可以不去)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.Date;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
import java.util.TreeSet;

import javax.swing.text.html.HTMLDocument.Iterator;

public class TestCompare {
    public static void main(String[] args) {
        Map<News,Object> newsMap = new TreeMap<>(new NewsClickSort());//将排序规则传递进去
        newsMap.put(new News("国庆高峰堵车，各景点爆满！",new Date(),1000),new Object());//设置为当前时间
        newsMap.put(new News("国庆仍有大部分家里蹲！",new Date(System.currentTimeMillis()-60*60*1000),10000),new Object());//设置为当前时间前一小时
        newsMap.put(new News("惊呆，游客竟在做这种事！！！",new Date(),5000),new Object());//设置为当前时间，点击量10000
        Set<Map.Entry<News, Object>> set_m = newsMap.entrySet();
        java.util.Iterator<Entry<News, Object>> ite = set_m.iterator();
        while(ite.hasNext()){
            Map.Entry<News, Object> en = ite.next();
            System.out.println(en.getKey());
        }
    }
}

class NewsClickSort implements Comparator<News>{//排序规则类，按点击量降序

    @Override
    public int compare(News o1, News o2) {
        if(o1.getClick() < o2.getClick()){
            return 1;
        }else{
            return -1;
        }
    }
}

运行结果：
标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-14 10-11-51点击量10000

标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-14 11-11-51点击量5000

标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-14 11-11-51点击量1000

可以看到上面是按点击量降序排列。

2.TreeSet

理解了TreeMap之后理解TreeSet就简单了。

我们先来看下TreeSet的初始化构造函数和添加函数add（）

一开始TreeSet直接创建一个TreeMap对象，只不过把键是需要存放的数据类型，值是一个Object对象。

我们接着来看add方法

直接调用TreeMap中的put方法，将元素放入键中，值里面放入一个Objcet对象。

后面就是调用TreeMap的代码了。

我们看下TreeSet的例子

运行函数：（使用compareTo进行排序）

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
import java.util.TreeSet;

public class TestCompare {
    public static void main(String[] args) {
        Set<News> newsSet = new TreeSet<>();
        newsSet.add(new News("国庆高峰堵车，各景点爆满！",new Date(),1000));//设置为当前时间
        newsSet.add(new News("国庆仍有大部分家里蹲！",new Date(System.currentTimeMillis()-60*60*1000),10000));//设置为当前时间前一小时
        newsSet.add(new News("惊呆，游客竟在做这种事！！！",new Date(),5000));//设置为当前时间，点击量10000
        System.out.println(newsSet);//TreeSet
    }
}

运行结果：//先比较时间（按时间降序排列），时间相同再比较点击量（按第点击量升序排列）

[标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-14 10-14-04点击量5000
, 标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-14 10-14-04点击量1000
, 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-14 09-14-04点击量10000
]

我们可以看到上面结果是首先按时间降序，即最近发生的新闻品牌在最前面，时间相同时再按点击量排名。

运行函数：（使用compare进行排序）。News类与上面相同，可以去掉其中实现的comparable接口及compareTo方法，不去也可以。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
import java.util.TreeSet;

public class TestCompare {
    public static void main(String[] args) {
        Set<News> newsSet = new TreeSet<>(new NewsClickSort());
        newsSet.add(new News("国庆高峰堵车，各景点爆满！",new Date(),1000));//设置为当前时间
        newsSet.add(new News("国庆仍有大部分家里蹲！",new Date(System.currentTimeMillis()-60*60*1000),10000));//设置为当前时间前一小时
        newsSet.add(new News("惊呆，游客竟在做这种事！！！",new Date(),5000));//设置为当前时间，点击量10000
        System.out.println(newsSet);//TreeSet
    }
}

class NewsClickSort implements Comparator<News>{//指定的排序规则类，按点击量排名

    @Override
    public int compare(News o1, News o2) {
        if(o1.getClick() < o2.getClick()){//按点击量降序
            return 1;
        }else{
            return -1;
        }
    }
}

运行结果：//可以看到只是按点击量进行降序排列
[标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-14 09-21-36点击量10000
, 标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-14 10-21-36点击量5000
, 标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-14 10-21-35点击量1000
]

 3.注意事项

TreeMap是在放入时比较，根据比较结果确定放入的位置。那么当数据放完后，再次修改已经放入的数据会怎么样，数据的位置会发生变化吗？

Person类

public class Person implements Comparable<Person>{
    private String name;
    private int age;
    public Person(){}
    public Person(String name,int age){
        setName(name);
        setAge(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;
    }
    public String toString(){
        return "姓名：" + name + "年龄：" + age;
    }
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if(this.getAge() > o.getAge())
            return 1;
        else if(this.getAge() == o.getAge())
            return 0;
        else
            return -1;
    }
    
    
}

运行代码

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
import java.util.TreeSet;


public class TestTreeMap {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Person> s_per = new TreeSet<>();
        Person p3 = new Person("张三", 30);
        Person p4 = new Person("李四", 40);
        Person p5 = new Person("王五", 50);
        s_per.add(p5);
        s_per.add(p3);
        s_per.add(p4);
        Iterator<Person> ite = s_per.iterator();//输出排序后顺序，（按年龄升序）
        System.out.println("-------排序顺序-------");
        while(ite.hasNext()){
            System.out.println(ite.next());
        }
        p3.setAge(100);//修改张三年龄为100
        System.out.println("-------修改年龄后-------");//输出修改后的顺序
        ite = s_per.iterator();
        while(ite.hasNext()){
            System.out.println(ite.next());
        }
    }
}

运行结果：
-------排序顺序-------
姓名：张三年龄：30
姓名：李四年龄：40
姓名：王五年龄：50
-------修改年龄后-------
姓名：张三年龄：100
姓名：李四年龄：40
姓名：王五年龄：50

可以看到最后即使修改了张三的年龄，顺序依然没有变化，因为TreeSet是在添加时排序，

TreeSet是在添加数据时排序，后来修改它的值，不会影响原来的排序。

就像一开始确定张三在第一位，后来确定李四在第二位，然后确定王五在第三位，此时位置已经拍好了。

这时我修改张三的年龄，并不会改变位置，只会改变张三的年龄。

由此可见，TreeSet中排序发生在添加时，后面修改数据不会导致顺序出现变化。

TreeSet添加完数据后修改可能会导致数据重复，我们知道Set不能放入重复的数据，它只会在放入时检查。

一旦我们把数据放入了（放入的数据肯定是不会重复的）之后再次修改已经放入的数据可能会导致数据重复。

我们先来看下Map的，Set的也就很好理解了。

这个例子要在Person类中重写hashCode和equals方法，用于判断键是否重复。（前面为了简洁就没有重写，如果是自定义类要指定相等规则，即重写euqasl，hashCode）

public class Person implements Comparable<Person>{
    private String name;
    private int age;
    public Person(){}
    public Person(String name,int age){
        setName(name);
        setAge(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;
    }
    public String toString(){
        return "姓名：" + name + "年龄：" + age;
    }
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if(this.getAge() > o.getAge())
            return 1;
        else if(this.getAge() == o.getAge())
            return 0;
        else
            return -1;
    }
    @Override //重写hashCode和equals方法，用于判断键是否重复
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;//如果是同一个对象肯定是相等的。
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;//Person类如果名字和年龄都相同就认为是同一个人。
    }
    
}

//运行函数
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
import java.util.TreeSet;


public class TestTreeMap {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "三";
        String s2 = "四";
        String s3 = "五";
        Person p1 = new Person("张三",30);
        Person p2 = new Person("李四",40);
        Person p3 = new Person("王五",50);
        Person p4 = new Person("李四",40);
        Map<Person,Object> m = new HashMap<>();
        m.put(p1, new Object());
        m.put(p2, new Object());
        m.put(p3, new Object());
        m.put(p4, new Object());
        System.out.println("---放入时会检查重复的key---");
        Set<Map.Entry<Person, Object>> m_s = m.entrySet();
        Iterator<Map.Entry<Person, Object>> ite = m_s.iterator();
        while(ite.hasNext()){
            Map.Entry<Person, Object> en = ite.next();
            System.out.println(en.getKey());
        }
        p1.setAge(40);
        p1.setName("李四");
        ite = m_s.iterator();
        System.out.println("---将张三修改为李四后---");
        while(ite.hasNext()){
            Map.Entry<Person, Object> en = ite.next();
            System.out.println(en.getKey());
        }
    }
}

运行结果：
---放入时会检查重复的key---
姓名：王五年龄：50
姓名：张三年龄：30
姓名：李四年龄：40
---将张三修改为李四后---
姓名：王五年龄：50
姓名：李四年龄：40
姓名：李四年龄：40

可以看到，一开始添加的时候排除了重复的李四，但是添加完后进行修改导致了元素重复。

TreeSet底层就是用的TreeMap的键，思想和上述一样，所以使用TreeMap和TreeSet拍完序后，

可能会导致元素重复，就违背了最初的不允许放入重复元素的思想。

可以用关键字final来限制修改数据，避免这一问题。