java集合——树集（TreeSet）+对象的比较

【0】README

0.1） 本文描述转自 core java volume 1， 源代码为原创，旨在理解 java集合——树集（TreeSet）+对象的比较 的相关知识；
0.2） for full source code, please visit https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter13/TreeSetTest.java
0.3） for java.lang.Comparable 和 java.util.Comparator 的区别和联系：
http://blog.csdn.net/pacosonswjtu/article/details/50320775　＋　http://blog.csdn.net/pacosonswjtu/article/details/50320887

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【1】树集（TreeSet）（用到了红黑树）

1.1）树集是一个有序集合。可以以任意顺序将元素插入到集合中， 在对集合进行遍历时，每个值将自动地按照排序后的顺序呈现；

• 1.1.1）看个荔枝：

SortedSet<String> sorter = new TreeSet<>(); // TreeSet implements SortedSet
sorter.add("bob");
sorter.add("car");
sorter.add("amy");
for(String s: sorter)
    System.println(s);

1.1.2）将元素添加到 树（TreeSet）中要比添加到散列表（HashSet）中慢， 但是，与将元素添加到数组或链表的正确位置上相比还是快很多的；


Attention） TreeSet 的排序功能用到了红黑树， 因此迭代器总是以排好序的顺序访问每个元素）

API java.util.TreeSet<E> 1.2
TreeSet（）:构造一个空树集；
TreeSet（Collection extends E> elements）：构造一个树集， 并将集合中所有元素添加到树集中；

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【2】对象的比较

2.1） TreeSet如何知道希望元素怎样排列呢？ 在默认情况下， 树集假定插入的元素实现了 Comparable 接口， 这个接口定义了一个方法：

public interface Comparable
{
    in compareTo(T other);
}

• 2.1.1）排序后，a在b的前面，后面或相等，分别返回 负值，正值，0；
• 2.1.2）有些标准的 java 平台类实现了 Comparable接口，如， String类， 这个类的compareTo() 方法依据字典顺序对字符串进行比较；

2.2）如果要插入自定义对象， 就必须通过实现 Comparable接口自定义排列顺序。

• Attention）在 Object类中， 没有提供任何 compareTo 接口的默认实现 （干货）；
• 2.2.1）看个荔枝：（展示了如何用部件编号对 Item 对象进行排序）

class Item implements Comparable<Item>
{
    public int compareTo(Item other)
    {
        return partNumber - other.partNumber;
    }    
}

• Warning）只有整数在一个足够小的范围内，才可以使用这个技巧。 如果x是一个较大的正整数， y是一个较大的负整数， x-y 有可能会溢出；

2.3）出现的问题+解决方法

• 2.3.1）出现的问题：使用 Comparable接口定义排列排序显然有其局限性。对于一个给定的类， 只能实现这个接口一次。如果在一个集合中需要按照部件编号进行排序， 在另一个集合中 却要按照描述信息进行排序， 该怎么办呢？还有，如果需要对一个类的对象进行排序， 而这个类的创建者又没有实现 Comparable接口， 又该怎么办呢？
• 2.3.2）解决方法： 通过将 Comparator 对象传递给TreeSet构造器来告诉树集使用不同的比较方法。 Comparator接口声明了一个带有两个显式参数的compare 方法:

public interface Comparator
{
    int compare(T a, T b);
}

• （即， 当两个不同集合中的元素的排序规则不同， 就要引入Comparator）
• 2.3.2.1）与 compareTo（） 方法一样，a在b之前，之后，或相等， 分别返回 正值， 负值和零；所以，我们直接定义一个 实现 Comparator 接口的类：

class ItemComparator implements Comparator<Item>
{
    public int compare(Item a, Item b)
    {
          String desrcA = a.getDescription();
          String desrcB = b.getDescription();
          String desrcA.compareTo(desrcB);
    }
}

• 2.3.2.2）然后将这个类对象传递给树集的构造器：

ItemComparator comp =  new ItemComparator();
SortedSort sort = new TreeSet<>(comp)；

• Attention）

  • A1） 注意， 这个比较器没有任何数据， 它只是比较方法的持有器。有时将这种对象称为函数对象。
  • A2）函数对象通常动态定义， 即定义为匿名内部类的实例：

SortedSet<Item> set = new TreeSet<>(new 
    Comparable<Item>(){    //匿名 内部类；
     public int compare(Item a, Item b) // 匿名内部类中的方法；
        {
              String desrcA = a.getDescription();
              String desrcB = b.getDescription();
              String desrcA.compareTo(desrcB);
        }
});

Annotation）

• A1）实际上， Comparator 接口声明了两个方法：compare 和 equals；
• A2）当然，每个类都有一个 equals 方法， 因此， 为这个接口声明再添加一个 equals 方法似乎没有太大的好处；
• A3） API文档说， 不需要覆盖equals 方法， 但这样做可能会在某些情况下 提高性能；

2.4）下面的图是否给了我们的疑虑：是否总应该用 树集（TreeSet）取代散列集（HashSet）？

• 2.4.1）因为添加一个元素所花费的时间看上去并不很长， 而且元素时自动排序的；
• 2.4.2）到底应该怎样做将取决于 所要收集的数据。如果不需要对数据进行排序，就没有必要付出排序开销 （干货，如何选择集类型， 是树集TreeSet 还是 散列集 HashSet）。
• 2.4.3）更重要的是， 对其排序要比 散列函数更加困难， 因为散列函数只是将对象适
  

2.5）收集矩形集（just for coarse understanding）：想具体了解树集和散列集间的差异， 还需要研究一个收集矩形集的任务。如果使用 TreeSet， 就需要提供 Comparator；

• 2.5.1）如何比较两个矩形呢？ 比较面积吗。这行不通。可能会有两个不同的矩形， 它们的坐标不同， 但面积却相同。 树的排序必须是全序的。也就是说， 任意两个元素是可比的，并且只有在两个元素相等时才return 0；
• 2.5.2）确实， 有一种矩形的排序方式， （按照坐标的字典顺序排序）， 但它的计算很牵强且很繁琐。 相反地， Rectangle 类已经定义了散列函数， 它直接对坐标进行散列；

Annotation） 从 Java SE 6 开始， TreeSet 类实现了 NavigableSet 接口。 这个接口增加了几个便于定位元素以及反向遍历的方法；

2.6）看个荔枝：（下面的程序创建了两个 Item 对象的树集， 第一个按照部件编号排序， 这是Item对象的默认顺序。第二个通过使用一个定制的比较器来按照描述信息排序-）

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Complementary）我们给出 Integer 源码 的 Comparatable 实现：

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java.lang.Comparable 1.2
int compareTo(T other) ：将this 和 other 进行比较， 返回　正值、负值和０；

java.util.Comparator 1.2
int compare(T a, T b)： 将a 和 b进行比较， 返回　正值、负值和０；

java.util.SortedSet 1.2
ComparatorE> comparator() ：返回用于对元素进行排序的比较器， 如果元素用 Comparable 接口的compareTo 方法比较则返回 null；
E first();
E last();
返回有序集中的最小最大元素；

java.util.NavigableSet<E> 6
E higher(E value)
E lower(E value)
返回大于 value 的最小元素或小于 value 的最大元素，否则返回 null；

E ceiling(E value)
E floor(E value)
返回大于等于 value 的最小元素或小于等于 value 的最大元素，否则返回 null；

E pollFirst(E value)
E pollLast(E value)
删除并返回这个集中的最大元素或最小元素， 这个集为空时返回 null；

Iterator<E> descendingIterator()：返回一个按照 递减顺序遍历集合中元素的迭代器；

java.util.TreeSet<E> 1.2
TreeSet（） ：构造一个用于 排列 Comparable 对象的树集；
TreeSet(ComparatorE > c )：构造一个树集， 并使用指定的比较器对其中的元素进行排序；
TreeSet(SortedSetE> elements)：构造一个树集， 将有序集中的所有元素添加到这个树集中， 并使用与给定集合相同的元素比较器；