Java学习笔记（35）——Java集合07之TreeMap
一、概述
TreeMap 简介
TreeMap 是一个有序的key-value集合，它是通过红黑树实现的。
TreeMap 继承于AbstractMap，所以它是一个Map，即一个key-value集合。
TreeMap 实现了NavigableMap接口，意味着它支持一系列的导航方法。比如返回有序的key集合。
TreeMap 实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
TreeMap 实现了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。
TreeMap基于红黑树（Red-Black tree）实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。
TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的时间复杂度是 log(n) 。
另外，TreeMap是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fastl的。
TreeMap的构造函数
// 默认构造函数。使用该构造函数，TreeMap中的元素按照自然排序进行排列。 TreeMap() // 创建的TreeMap包含Map TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> copyFrom) // 指定Tree的比较器 TreeMap(Comparator<? super K> comparator) // 创建的TreeSet包含copyFrom TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> copyFrom)
TreeMap的API
Entry<K, V> ceilingEntry(K key) K ceilingKey(K key) void clear() Object clone() Comparator<? super K> comparator() boolean containsKey(Object key) NavigableSet<K> descendingKeySet() NavigableMap<K, V> descendingMap() Set<Entry<K, V>> entrySet() Entry<K, V> firstEntry() K firstKey() Entry<K, V> floorEntry(K key) K floorKey(K key) V get(Object key) NavigableMap<K, V> headMap(K to, boolean inclusive) SortedMap<K, V> headMap(K toExclusive) Entry<K, V> higherEntry(K key) K higherKey(K key) boolean isEmpty() Set<K> keySet() Entry<K, V> lastEntry() K lastKey() Entry<K, V> lowerEntry(K key) K lowerKey(K key) NavigableSet<K> navigableKeySet() Entry<K, V> pollFirstEntry() Entry<K, V> pollLastEntry() V put(K key, V value) V remove(Object key) int size() SortedMap<K, V> subMap(K fromInclusive, K toExclusive) NavigableMap<K, V> subMap(K from, boolean fromInclusive, K to, boolean toInclusive) NavigableMap<K, V> tailMap(K from, boolean inclusive) SortedMap<K, V> tailMap(K fromInclusive)
二、TreeMap数据结构
TreeMap的继承关系
java.lang.Object
↳ java.util.AbstractMap<K, V>
↳ java.util.TreeMap<K, V>
public class TreeMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {}
TreeMap与Map关系如下图：
从图中可以看出：
(01) TreeMap实现继承于AbstractMap，并且实现了NavigableMap接口。
(02) TreeMap的本质是R-B Tree(红黑树)，它包含几个重要的成员变量： root, size, comparator。
root 是红黑数的根节点。它是Entry类型，Entry是红黑数的节点，它包含了红黑数的6个基本组成成分：key(键)、value(值)、left(左孩子)、right(右孩子)、parent(父节点)、color(颜色)。Entry节点根据key进行排序，Entry节点包含的内容为value。
红黑数排序时，根据Entry中的key进行排序；Entry中的key比较大小是根据比较器comparator来进行判断的。
size是红黑数中节点的个数。
三、TreeMap遍历方式
3.1 遍历TreeMap的键值对
第一步：根据entrySet()获取TreeMap的“键值对”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设map是TreeMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
// 获取key
key = (String)entry.getKey();
// 获取value
integ = (Integer)entry.getValue();
}
3.2 遍历TreeMap的键
第一步：根据keySet()获取TreeMap的“键”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设map是TreeMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
// 获取key
key = (String)iter.next();
// 根据key，获取value
integ = (Integer)map.get(key);
}
3.3 遍历TreeMap的值
第一步：根据value()获取TreeMap的“值”的集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设map是TreeMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer value = null;
Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = (Integer)iter.next();
}
TreeMap遍历测试程序如下：
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Collection;
/*
* @desc 遍历TreeMap的测试程序。
* (01) 通过entrySet()去遍历key、value，参考实现函数：
* iteratorTreeMapByEntryset()
* (02) 通过keySet()去遍历key、value，参考实现函数：
* iteratorTreeMapByKeyset()
* (03) 通过values()去遍历value，参考实现函数：
* iteratorTreeMapJustValues()
*
* @author skywang
*/
public class TreeMapIteratorTest {
public static void main(String[] args) {
int val = 0;
String key = null;
Integer value = null;
Random r = new Random();
TreeMap map = new TreeMap();
for (int i=0; i<12; i++) {
// 随机获取一个[0,100)之间的数字
val = r.nextInt(100);
key = String.valueOf(val);
value = r.nextInt(5);
// 添加到TreeMap中
map.put(key, value);
System.out.println(" key:"+key+" value:"+value);
}
// 通过entrySet()遍历TreeMap的key-value
iteratorTreeMapByEntryset(map) ;
// 通过keySet()遍历TreeMap的key-value
iteratorTreeMapByKeyset(map) ;
// 单单遍历TreeMap的value
iteratorTreeMapJustValues(map);
}
/*
* 通过entry set遍历TreeMap
* 效率高!
*/
private static void iteratorTreeMapByEntryset(TreeMap map) {
if (map == null)
return ;
System.out.println("\niterator TreeMap By entryset");
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
key = (String)entry.getKey();
integ = (Integer)entry.getValue();
System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
}
}
/*
* 通过keyset来遍历TreeMap
* 效率低!
*/
private static void iteratorTreeMapByKeyset(TreeMap map) {
if (map == null)
return ;
System.out.println("\niterator TreeMap By keyset");
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
key = (String)iter.next();
integ = (Integer)map.get(key);
System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
}
}
/*
* 遍历TreeMap的values
*/
private static void iteratorTreeMapJustValues(TreeMap map) {
if (map == null)
return ;
Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
System.out.println(iter.next());
}
}
}