Java集合系列（10）--TreeSet

前面，我们学习了HashSet，现在我们来学习TreeSet。
首先我们对TreeSet有个整体认识；然后学习它的源码，最后通过代码示例学会使用它。

一、TreeSet的基本概述

TreeSet是基于TreeMap（红黑树）实现的，它继承于AbstractSet抽象类，实现了NavigableSet、Cloneable、java.io.Serializable接口。

TreeSet继承于AbstractSet，即是一个Set集合，具有Set的属性和方法；
TreeSet实现了NavigableSet接口，意味着支持一系列最优的搜索方法；
TreeSet实现了Cloneable接口，意味着可以被克隆，得到副本；
TreeSet中的元素支持两种排序方式：自然排序或者根据TreeSet创建时提供的Comparator进行排序。这取决于具体所使用的构造器；
TreeSet为基本操作（add、remove、和contains）的时间复杂度都为log（n），并且 TreeSet也是非同步的，即是非线程安全的；
TreeSet的Iterator返回的迭代器也是基于Fail-Fast机制。
面试易考点：

关注点	结论
结合底层实现的数据结构	是有TreeMap实现，红黑树
集合中元素是否允许为空	key、value值都不允许为空
是否允许数据重复	Key值不允许重复，value值允许重复
是否有序	有序
是否线程安全	非线程安全（是非同步）

二、TreeSet的数据结构

1>TreeSet与Collection的关系

由图中可以得到：
a、TreeSet继承于AbstractSet，并且实现了NavigableSet接口；
b、TreeSet是通过TreeMap实现的，是一个有序的、没有重复元素的set集合。
2>TreeSet的构造函数
默认构造函数。使用该构造函数，TreeSet中的元素按照自然排序进行排列。
TreeSet()

 // 不带参数的构造函数。创建一个空的TreeMap
    public TreeSet() {
        this(new TreeMap());
    }

创建的TreeSet包含collection
TreeSet(Collection

// 创建TreeSet，并将集合c中的全部元素都添加到TreeSet中
    public TreeSet(Collection c) {
        this();
        // 将集合c中的元素全部添加到TreeSet中
        addAll(c);
    }

指定TreeSet的比较器
TreeSet(Comparator

// 带比较器的构造函数。
    public TreeSet(Comparatorsuper E> comparator) {
        this(new TreeMap(comparator));
    }

创建的TreeSet包含set
TreeSet(SortedSet set)

// 创建TreeSet，并将s中的全部元素都添加到TreeSet中
    public TreeSet(SortedSet s) {
        this(s.comparator());
        addAll(s);
    }

三、TreeSet主要API

1>add()

 // 添加e到TreeSet中
    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }

2>remove()

// 删除TreeSet中的对象o
    public boolean remove(Object o) {
        return m.remove(o)==PRESENT;
    }

3>clear()

 // 清空TreeSet
    public void clear() {
        m.clear();
    }

4>SortSet()

 // 返回子Set。范围是：从fromElement(包括)到toElement(不包括)。
    public SortedSet 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 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 tailSet(E fromElement) {
        return tailSet(fromElement, true);
    }

5>contains()

// 返回TreeSet是否包含对象(o)
    public boolean contains(Object o) {
        return m.containsKey(o);
    }

由上述代码可以知道，这个排序是针对于Set集合中的Key值的；
TreeSet实际是通过TreeMap实现的，当中的元素有两种排序方式。使用不带参数的构造函数，则TreeSet的使用自然比较器；若用户需要使用自定义的比较器，则需要使用带比较器的参数。

四、TreeSet的遍历方式

1>Iterator顺序遍历

TreeSet set= new TreeSet（）；
Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext()){
System.out.println(iter);}

2>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，只能通过迭代遍历。

五、TreeSet代码示例

package Test;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
 * Created by LKL on 2017/2/19.
 */
public class TestTreeSet {
    public static void main(String[] args) {
        testTreeSetAPIs();
    }
    // 测试TreeSet的api
    public static void testTreeSetAPIs() {
        String val;
        // 新建TreeSet
        TreeSet tSet = new TreeSet();
        // 将元素添加到TreeSet中
        tSet.add("aaa");
        // Set中不允许重复元素，所以只会保存一个“aaa”
        tSet.add("aaa");
        tSet.add("bbb");
        tSet.add("eee");
        tSet.add("ddd");
        tSet.add("ccc");
        System.out.println("TreeSet:"+tSet);

        // 打印TreeSet的实际大小
        System.out.printf("size : %d\n", tSet.size());

        // 导航方法
        // floor(小于、等于)
        System.out.printf("floor bbb: %s\n", tSet.floor("bbb"));
        // lower(小于)
        System.out.printf("lower bbb: %s\n", tSet.lower("bbb"));
        // ceiling(大于、等于)
        System.out.printf("ceiling bbb: %s\n", tSet.ceiling("bbb"));
        System.out.printf("ceiling eee: %s\n", tSet.ceiling("eee"));
        // ceiling(大于)
        System.out.printf("higher bbb: %s\n", tSet.higher("bbb"));
        // subSet()
        System.out.printf("subSet(aaa, true, ccc, true): %s\n", tSet.subSet("aaa", true, "ccc", true));
        System.out.printf("subSet(aaa, true, ccc, false): %s\n", tSet.subSet("aaa", true, "ccc", false));
        System.out.printf("subSet(aaa, false, ccc, true): %s\n", tSet.subSet("aaa", false, "ccc", true));
        System.out.printf("subSet(aaa, false, ccc, false): %s\n", tSet.subSet("aaa", false, "ccc", false));
        // headSet()
        System.out.printf("headSet(ccc, true): %s\n", tSet.headSet("ccc", true));
        System.out.printf("headSet(ccc, false): %s\n", tSet.headSet("ccc", false));
        // tailSet()
        System.out.printf("tailSet(ccc, true): %s\n", tSet.tailSet("ccc", true));
        System.out.printf("tailSet(ccc, false): %s\n", tSet.tailSet("ccc", false));


        // 删除“ccc”
        tSet.remove("ccc");
        // 将Set转换为数组
        String[] arr = (String[])tSet.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.printf("for each : %s\n", str);

        // 打印TreeSet
        System.out.printf("TreeSet:%s\n", tSet);

        // 遍历TreeSet
        for(Iterator iter = tSet.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            System.out.printf("iter : %s\n", iter.next());
        }

        // 删除并返回第一个元素
        val = (String)tSet.pollFirst();
        System.out.printf("pollFirst=%s, set=%s\n", val, tSet);

        // 删除并返回最后一个元素
        val = (String)tSet.pollLast();
        System.out.printf("pollLast=%s, set=%s\n", val, tSet);

        // 清空HashSet
        tSet.clear();

        // 输出HashSet是否为空
        System.out.printf("%s\n", tSet.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty");
    }
}

运行上述代码结果如下：

TreeSet:[aaa, bbb, ccc, ddd, eee]
size : 5
floor bbb: bbb
lower bbb: aaa
ceiling bbb: bbb
ceiling eee: eee
higher bbb: ccc
subSet(aaa, true, ccc, true): [aaa, bbb, ccc]
subSet(aaa, true, ccc, false): [aaa, bbb]
subSet(aaa, false, ccc, true): [bbb, ccc]
subSet(aaa, false, ccc, false): [bbb]
headSet(ccc, true): [aaa, bbb, ccc]
headSet(ccc, false): [aaa, bbb]
tailSet(ccc, true): [ccc, ddd, eee]
tailSet(ccc, false): [ddd, eee]
for each : aaa
for each : bbb
for each : ddd
for each : eee
TreeSet:[aaa, bbb, ddd, eee]
iter : aaa
iter : bbb
iter : ddd
iter : eee
pollFirst=aaa, set=[bbb, ddd, eee]
pollLast=eee, set=[bbb, ddd]
set is empty

文章只是作为自己的学习笔记，借鉴了网上的许多案例，如果觉得阔以的话，希望多交流，在此谢过…