大厂Java初级开发工程师！！！面试必问项之Set实现类：TreeSet

一、TreeSet 概述

1、TreeSet是 SortedSet 接口的实现类， TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。
2、TreeSet顾名思义他内部维护的是一个TreeMap，底层是红黑二叉树，他使得集合内都是有序的序列。
3、Tree可以按照添加对象的指定属性，进行排序，所以向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
4、两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口）和定制排序（Comparator）；
5、自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals()；
6、定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals()；
7、对 TreeSet进行遍历的时候，默认是使用自然排序的规则来排序的；
8、TreeSet 添加自定义类的对象时候，必须要有自然排序或定制排序，否则抛出异常：cannot cast to java.lang.Comparable;

二、TreeSet 结构

1、TreeSet 声明

1 public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
2     implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable

2、TreeSet 类继承结构

3、红黑树

TreeSet和后要的TreeMap采用红黑树的存储结构

特点：有序，查询速度比List快

三、TreeSet 创建

1、构造器

TreeSet是基于红黑树结构实现的，会对元素进行排序，TreeSet 提供了五种构造器：

public TreeSet() {this(new TreeMap<E,Object>());
}TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {this.m = m;
}
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {this(new TreeMap<>(comparator));
}
public TreeSet(Collection<? extends E> c) {this();addAll(c);
}
public TreeSet(SortedSet<E> s) {this(s.comparator());addAll(s);
}

里面的 m 属性是什么：


/*** The backing map.*/private transient NavigableMap<E,Object> m;// Dummy value to associate with an Object in the backing Mapprivate static final Object PRESENT = new Object();//加入Java开发交流君样：593142328一起吹水聊天

可以看到里面是维护了一个 NavigableMap。

2、通过 Comparator 实例创建 TreeSet

上面的四个构造函数中着重要介绍第三个，它通过Comparator实例来创建TreeMap，那么Comparator到底是何方神圣呢？

通过阅读Comparator的源码发现，这是一个用于集合类排序的辅助接口，用户需要实现compare方法。

如果用户用了这种方式创建TreeSet，那么集合元素就不需要做额外处理，否则集合元素都需要实现Comparable接口，因为Tree在排序的时候会调用compare或者compareTo方法（介绍TreeMap的时候会具体讲解）。

下面来看看写的一个样例代码：


public class MyComparator implements Comparator<Person> {@Overridepublic int compare(Person o1, Person o2) {return o1.age - o2.age;}}
public class Person {public Integer age;public Person(Integer value) {this.age = value;}
}
public static void TreeSetTest() {// TreeMap在底层put元素的时候会判断是否存在Comparator实例，如果存在，则每次添加元素排序比较的时候会调用compare接口。TreeSet<Person> set = new TreeSet<Person>(new MyComparator());Person p1 = new Person(1);Person p2 = new Person(1);Person p3 = new Person(5);Person p4 = new Person(9);Person p5 = new Person(10);set.add(p1);set.add(p2);set.add(p3);set.add(p4);set.add(p5);Iterator<Person> i = set.iterator();while (i.hasNext()) {Person p = (Person) i.next();System.out.println(p.age);}
}
打印结果：
1
5
9
10

四、TreeSet 方法

五、NavigableSet接口介绍

常用方法：

// 返回比当前元素小的最近的一个元素
public E lower(E e) {return m.lowerKey(e);
}
// 返回小于等于当前元素的最近一个元素
public E floor(E e) {return m.floorKey(e);
}
//　返回大于等于当前元素的最近一个元素
public E ceiling(E e) {return m.ceilingKey(e);
}
// 返回大于当前元素的最近一个元素
public E higher(E e) {return m.higherKey(e);
}

六、TreeSet 与比较器

1、自然排序

（1）自然排序：TreeSet会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列。
（2）如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现 Comparable接口。
　　　　　　实现Comparable 的类必须实现compareTo(Object obj)方法，两个对象即通过compareTo(Object obj)方法的返回值来比较大小。
（3）Comparable 的典型实现：
　　　　　　① BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较；
　　　　　　② Character：按字符的 unicode值来进行比较；
　　　　　　③ Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例；
　　　　　　④String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
　　　　　　⑤ Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大
（4）向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。
（5）因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。
（6）对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj)方法比较返回值。
（7）当需要把一个对象放入 TreeSet中，重写该对象对应的 equals()方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过
equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj)方法比较应返回 0。否则，让人难以理解。

2、定制排序

（1）TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
　　　　（2）利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2
　　　　（3）要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
　　　　（4）此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
　　　　（5）使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。

七、案例

1、自定义类的自然排序

案例：

public class User implements Comparable{private String name;private int age;public User() {}public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = 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;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic boolean equals(Object o) {System.out.println("User equals()....");if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;User user = (User) o;if (age != user.age) return false;return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;}@Overridepublic int hashCode() { //return name.hashCode() + age;int result = name != null ? name.hashCode() : 0;result = 31 * result + age;return result;}//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(o instanceof User){User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);int compare = -this.name.compareTo(user.name);if(compare != 0){return compare;}else{return Integer.compare(this.age,user.age);}}else{throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");}}
}

使用TreeSet保存：

@Testpublic void test1(){TreeSet set = new TreeSet();set.add(new User("Tom",12));set.add(new User("Jerry",32));set.add(new User("Jim",2));set.add(new User("Mike",65));set.add(new User("Jack",33));set.add(new User("Jack",56));Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}}

注意：如果在自然比较器中并没有对年龄进行比较，当姓名一样时，就会认为这两个对象一样，不会再次存放；

如果在比较器中对两个属性都进行了比较，当有一个属性不一样就会放入 TreeSet中。

可以发现，这里对两个对象的比较并不是使用 equals() 方法，而是使用比较器来进行比较的。

2、自定义类的定制排序

定制排序：

@Testpublic void test2(){Comparator com = new Comparator() {//按照年龄从小到大排列@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){User u1 = (User)o1;User u2 = (User)o2;return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());}else{throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");}}};TreeSet set = new TreeSet(com);  //按照给定的比较器进行排序set.add(new User("Tom",12));set.add(new User("Jerry",32));set.add(new User("Jim",2));set.add(new User("Mike",65));set.add(new User("Mary",33));set.add(new User("Jack",33));set.add(new User("Jack",56));Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}}