TreeMap源代码

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1：TreeMap是java中排序的Map,实现的原理是基于红黑树。

红黑树原理介绍的blog：

http://www.cnblogs.com/fanzhidongyzby/p/3187912.html

红黑树最难的其实就是：

1：插入的时候, 怎么修正树结构

2：删除的时候，怎么修正树结构

因为出现的类型比较多，判断的也比较多；但是原理都一样，保证高度不超过1，一般都是用旋转达到平衡

测试例子：

 public void treeMapTest() {
        Map<Object, Object> treeMap=new TreeMap<Object, Object>();
        treeMap.put(10, 10);
        treeMap.put(11, 11);
        treeMap.put(9, 9);
        treeMap.put(8, 8);
        Iterator<Object> it=treeMap.keySet().iterator();
        while(it.hasNext()) {
            Object key=it.next();
            System.out.println(treeMap.get(key));
        }
    }

TreeMap中保存树结构的类Entry<K,V>

  static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
	K key; 
        V value;
        Entry<K,V> left = null; //左孩子
        Entry<K,V> right = null; //右孩子
        Entry<K,V> parent; //父亲
        boolean color = BLACK; // 默认颜色为黑

        /**
         * Make a new cell with given key, value, and parent, and with
         * <tt>null</tt> child links, and BLACK color.
         */
        Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent) {
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.parent = parent;
        }
}

是链表的形式保存所有的节点，在来看看TreeMap的中的属性

public class TreeMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    /**
     *比较器，实现这个可以比较大小
     */
    private final Comparator<? super K> comparator;

    private transient Entry<K,V> root = null;

    /**
     * 树的节点数量
     */
    private transient int size = 0;

 }

TreeMap的插入过程，就是红黑树的插入过程，即是：

1：当然key，如果比root节点小，走左孩子，大走右孩子

public V put(K key, V value) {
        Entry<K,V> t = root; //根节点
        if (t == null) { //根节点为空，第一次put
            root = new Entry<K,V>(key, value, null); 
            size = 1;
            modCount++;
            return null;
        }
        int cmp;
        Entry<K,V> parent;
        Comparator<? super K> cpr = comparator; //是否自定义比较器
        if (cpr != null) { 
            do {
                parent = t;
                cmp = cpr.compare(key, t.key);
                if (cmp < 0)
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        else { //默认的KEY自然排序
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
            do {
                parent = t; // 保存父亲
                cmp = k.compareTo(t.key);
                if (cmp < 0) // 小，走左孩子
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0) // 大， 走右孩子
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(key, value, parent); //生成一个节点
        if (cmp < 0)
            parent.left = e;
        else
            parent.right = e; //指向最新节点
        fixAfterInsertion(e); //修正 树结构
        size++;
        modCount++;
        return null;
    }

2：插入后修正树的结构，TreeMap默认插入的都是红色的节点，因为插入黑色会破坏，路径上黑色的节点数

 /** From CLR */
    private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) {
        x.color = RED; //默认红色
        
       // 插入的节点不为null和不是根节点，其父亲节点是红色，那么就会两个红节点想连，
      //需要调整
        while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) { 
            if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) { // 父亲是左孩子
                Entry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));  //父亲的兄弟节点
                if (colorOf(y) == RED) { //颜色为红 那么就是 父叔都为红 那么父叔变黑，祖父变红
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(y, BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    x = parentOf(parentOf(x));
                } else { // 叔为黑或者不存在  
                    if (x == rightOf(parentOf(x))) { //插入节点是右孩子
                        x = parentOf(x); // x的父节点设置为x
                        rotateLeft(x); //左旋 变成都在左边
                    }
                    // 都在左边 右旋
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    rotateRight(parentOf(parentOf(x))); //右旋
                }
            } else { 父亲是右孩子
                Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x))); // 叔节点 
                if (colorOf(y) == RED) { //叔节点是红色 叔父节点都是红色
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(y, BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    x = parentOf(parentOf(x));
                } else { // 叔节点是黑色或者为null
                    if (x == leftOf(parentOf(x))) { // 插入节点是左孩子
                        x = parentOf(x);
                        rotateRight(x); 
                    }
                    // 父亲和孩子都在右边
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
                }
            }
        }
        root.color = BLACK; // 把根节点变黑
    }

1：考虑llr，就是插入节点是左孩子，的父亲是左孩子，红色，插入点的叔叔不存在火为黑，就必须右旋

 /** From CLR */
    private void rotateRight(Entry<K,V> p) { //p是插入节点的祖父节点
        if (p != null) {
            Entry<K,V> l = p.left; // 插入节点的父亲
            p.left = l.right; // 插入节点的兄弟变成祖父的左孩子 
            if (l.right != null) l.right.parent = p; //
            l.parent = p.parent;
            if (p.parent == null) // p的父亲为null，p其实就是跟节点
                root = l; // l变成根节点
            else if (p.parent.right == p) //
                p.parent.right = l;
            else p.parent.left = l;
            l.right = p; // p作为l的右孩子
            p.parent = l; // p的父亲指向l
        }
    }

2：lrR，插入节点是右孩子，父亲是左孩子，先左旋转换成llr型，然后按照上面的右旋即可

 /** From CLR */
    private void rotateLeft(Entry<K,V> p) { // 插入节点父亲
        if (p != null) { 
            Entry<K,V>  r = p.right; // 插入节点 
            p.right = r.left; // 插入节点的做孩子付给父亲的右孩子 如图p.letf = x
            if (r.left != null) // x为null
                r.left.parent = p; //
            r.parent = p.parent; // 插入节点的父亲指向g 即使图中的p的父亲
            if (p.parent == null) // 根节点
                root = r;
            else if (p.parent.left == p) // 
                p.parent.left = r; 
            else
                p.parent.right = r;
            r.left = p; // r的左孩子为p 就是图中n-》p
            p.parent = r; //指定p的父亲节点为插入节点
        }
    }

上面都是父亲节点是左孩子的情况，下面来看修正父亲节点是右孩子的情况

 } else { 父亲是右孩子
                Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x))); // 叔节点 
                if (colorOf(y) == RED) { //叔节点是红色 叔父节点都是红色
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(y, BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    x = parentOf(parentOf(x));
                } else { // 叔节点是黑色或者为null
                    if (x == leftOf(parentOf(x))) { // 插入节点是左孩子
                        x = parentOf(x);
                        rotateRight(x); 
                    }
                    // 父亲和孩子都在右边
                    setColor(parentOf(x), BLACK);
                    setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                    rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
                }
            }
        }

图示：