Java TreeSet 类

Java TreeSet 类扩展了 AbstractSet 并实现了 NavigableSet 接口。它与 HashSet 类非常相似，只是它以排序 的方式存储元素。

排序顺序可以是自然顺序，也可以是树集创建时提供的比较器，具体取决于哪个构造函数被使用。

1. TreeSet 层次结构

TreeSet 类扩展了 AbstractSet 类并实现了 NavigableSet 接口。 NavigableSet 接口以分层顺序扩展 SortedSet。

class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> 
				implements NavigableSet<E>, Cloneable, Serializable 
{
	//implementation
}

树集层次结构

2. TreeSet 特征

• 它扩展了 AbstractSet 类，该类扩展了 AbstractCollection 类。
• 它实现了扩展SortedSet接口的NavigableSet接口。
• TreeSet 中不允许有重复值。
• TreeSet 中不允许使用 NULL。
• 它是一个有序集合，按排序顺序存储元素。
• 与 HashSet 一样，此类为基本操作（添加、删除、包含和尺寸）。
• TreeSet 不允许插入异构对象，因为它必须比较对象以确定排序顺序。
• TreeSet 不是同步。如果多个线程同时访问一个哈希集，并且至少有一个线程修改了该集，则必须在外部进行同步。
• 使用Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet())方法获取同步的TreeSet。
• 此类的迭代器方法返回的迭代器是fail-fast，如果在创建迭代器后的任何时间以任何方式修改集合，则可能会抛出ConcurrentModificationException除了通过迭代器自己的 remove() 方法。
• TreeSet 还实现了 Searlizable 和 Cloneable 接口。

3. TreeSet 构造器

TreeSet 有四种可能的构造函数：

1. TreeSet()：创建一个新的空树集，并根据其元素的自然顺序进行排序。
2. TreeSet(Comparator c)：创建一个新的空树集，根据指定的比较器排序。
3. TreeSet(SortedSet s)：创建一个包含相同元素并使用与指定排序集相同顺序的新树集。
4. TreeSet(Collection c)：创建一个新的树集，其中包含指定集合中的元素，并根据其元素的自然顺序进行排序。

4. TreeSet 方法

1. boolean add(E e) ：如果指定元素不存在，则将其添加到 Set 中。
2. Comparator comparator() ：返回用于对该集合中的元素进行排序的比较器，如果该集合使用其元素的自然排序，则返回 null。
3. Object first() ：返回当前集合中的第一个（最低）元素。
4. Object last() ：返回当前集合中的最后一个（最大）元素。
5. void clear() ：从 TreeSet 中删除所有元素。
6. boolean contains(Object o) ：如果 TreeSet 包含指定的元素，则返回 true，否则返回 false。
7. boolean isEmpty() ：如果 TreeSet 不包含任何元素，则返回 true，否则返回 false。
8. int size() ：返回 TreeSet 中元素的数量。
9. Iterator iterator() ：按升序返回此集合中元素的迭代器。
10. Iterator descendingIterator() ：按降序返回此集合中元素的迭代器。
11. NavigableSet descendingSet() ：返回此集合中包含的元素的倒序视图。
12. boolean remove(Object o) ：如果指定元素存在，则从 TreeSet 中移除指定元素并返回 true，否则返回 false。
13. Object clone() ：返回 TreeSet 的浅表副本。
14. Spliterator spliterator() ：在此 TreeSet 中的元素上创建一个后期绑定和快速失败的 Spliterator。它与 treeset 提供的顺序相同。

5. 树集示例

5.1. TreeSet 添加、删除、迭代器示例

//1. Create TreeSet
TreeSet<String> TreeSet = new TreeSet<>();

//2. Add elements to TreeSet 
TreeSet.add("A");
TreeSet.add("B");
TreeSet.add("C");
TreeSet.add("D");
TreeSet.add("E");

System.out.println(TreeSet);

//3. Check if element exists
boolean found = TreeSet.contains("A");        //true
System.out.println(found);

//4. Remove an element
TreeSet.remove("D");

//5. Iterate over values
Iterator<String> itr = TreeSet.iterator();

while(itr.hasNext()) 
{
    String value = itr.next();
    
    System.out.println("Value: " + value);
}

程序输出。

[A, B, C, D, E]
true
Value: A
Value: B
Value: C
Value: E

5.2.将 TreeSet 转换为数组示例

使用 toArrray() 方法将 TreeSet 转换为 array 的 Java 示例。

TreeSet<String> TreeSet = new TreeSet<>();
        
TreeSet.add("A");
TreeSet.add("B");
TreeSet.add("C");
TreeSet.add("D");
TreeSet.add("E");

String[] values = new String[TreeSet.size()];

TreeSet.toArray(values);

System.out.println(Arrays.toString(values));

程序输出。

[A, B, C, D, E]

5.3.将 TreeSet 转换为 ArrayList 示例

使用 Java 8 流 API 将 TreeSet 转换为 arraylist 的 Java 示例。

TreeSet<String> TreeSet = new TreeSet<>();
        
TreeSet.add("A");
TreeSet.add("B");
TreeSet.add("C");
TreeSet.add("D");
TreeSet.add("E");

List<String> valuesList = TreeSet.stream().collect(Collectors.toList());

System.out.println(valuesList);

程序输出。

[A, B, C, D, E]

6. TreeSet 用例

TreeSet 与 HashSet（唯一元素）非常相似，并提供可预测的迭代顺序（已排序）。可以使用自定义比较器覆盖排序顺序。

TreeSet 在底层使用了红黑树。所以这个集合可以被认为是一个动态搜索树。当你需要一个频繁读写操作的结构，又要保持有序时，TreeSet 是一个不错的选择。

如果你想让一个集合保持排序并且你主要是追加元素，那么带有比较器的 TreeSet 是你最好的选择。

7. TreeSet 性能

• TreeSet 为基本操作（添加、删除和包含）提供有保证的 log(n) 时间成本。
• 按排序顺序迭代元素等操作需要 O(n) 时间。

八、结论

从上面的讨论中，很明显，在我们想要以排序方式处理重复记录的情况下，TreeSet 是非常有用的集合类。它还为基本操作提供可预测的性能。

如果不需要元素的排序顺序，那么建议改用轻量级的 HashSet 和 HashMap。

在评论中将您与 Java 中的 TreeSet 相关的问题告诉我。

快乐学习！！

参考：

TreeSet Java 文档

标签2： Java Collections Java Set

地址：https://www.cundage.com/article/java-treeset-class.html