TreeSet浅析

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JAVA集合

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java.lang.Object
|_ java.util.AbstractCollection<E>
|_ java.util.AbstractSet<E>
|_ java.util.TreeSet<E>
TreeSet类声明如下：
public class TreeSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements SortedSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
因为实现了SortedSet类，所以具有自然排序的功能。
TreeSet和HashSet相同的地方，就是集合里面不允许有重复的元素。自然排序情况下，一个TreeSet中只允许存放同一类型的多个元素，这里要求不是自定义的类。例如：
Set treeSet = new TreeSet();
treeSet.add(new String("aaa"));
treeSet.add(new String("aaa"));
treeSet.add(new String("bbb"));
treeSet.add(new String("ccc"));
treeSet.add(new String("aaa"));
System.out.println(treeSet);
结果输出为：
[aaa, bbb, ccc]
这时，treeSet.size()=3。而且，它是经过排序的输出。
如果有多个类的对象都加入到TreeSet集合中，就会发生异常。比如：
treeSet.add(new String("aaa"));
treeSet.add(new Integer(100));
System.out.println(treeSet);
发生异常：
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String
at java.lang.Integer.compareTo(Integer.java:35)
at java.util.TreeMap.compare(TreeMap.java:1093)
at java.util.TreeMap.put(TreeMap.java:465)
at java.util.TreeSet.add(TreeSet.java:210)
at org.shirdrn.TreeSetTest.main(TreeSetTest.java:18)
而对于自定义的类，它的对象只能存放一个，而且实现类不需要实现Comparable接口。
但是，如果想要存放多个自定义的类的对象，不实现Comparable接口就会发生java.lang.ClassCastException异常。因此，想要能够进行客户化排序，必须实现比较器。
实现Comparable接口，就要实现 compareTo()方法。而TreeSet 又不存储相同的元素，这就要求自定义的类重写hashCode()和equals()方法：
class Person implements Comparable{
private String name;
private Integer age;
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}

public boolean equals(Object o){
if(this == o){
return true;
}
if(! (o instanceof Person)){
return false;
}
final Person other = (Person)o;
if(this.name.equals(other.getName()) && this.age.equals(other.getAge())){
return true;
}
else{
return false;
}
}

public int hashCode(){
int result;
result = (name == null?0:name.hashCode());
result = 37*result + (age == null?0:age.hashCode());
return result;
}
public int compareTo(Object o){
Person other = (Person)o;
if(this.name.compareTo(other.getName()) > 0){
return 1;
}
if(this.name.compareTo(other.getName()) < 0){
return -1;
}
if(this.getAge().intValue() > other.getAge().intValue()){
return 1;
}
if(this.getAge().intValue() < other.getAge().intValue()){
return -1;
}
return 0;
}

}
测试一下：
Set treeSet = new TreeSet();
Person p1 = new Person();
p1.setName("shirdrn");
p1.setAge(new Integer(26));
treeSet.add(p1);
Person p2 = new Person();
p2.setName("shirdrn");
p2.setAge(new Integer(26));
treeSet.add(p2);
System.out.println(treeSet);
实例化了2个Person对象，实际上他们是同一个，因此只输出一个：
[org.shirdrn.Person@c29b5984]
如果将p2的name设置为p2.setName("Keller")，则输出两个：
[org.shirdrn.Person@5462263d, org.shirdrn.Person@c29b5984]
由于在Person类中实现类了compareTo()方法，输出结果是排序的，首先按照name排序，然后再按照age排序：
while(it.hasNext()){
Person p = (Person)it.next();
System.out.println("name = "+p.getName()+" || age = "+p.getAge());
}
输出结果为：
name = Keller || age = 26
name = shirdrn || age = 26
name按照字母序排序。如果name相同，就按照age数字序排序。
TreeSet具有一些和HashSet类似的方法。

TreeSet的主要性质

1、TreeSet中不能有重复的元素；

2、TreeSet具有排序功能；

3、TreeSet中的元素必须实现Comparable接口并重写compareTo()方法，TreeSet判断元素是否重复、以及确定元素的顺序靠的都是这个方法；(这条性质比较重要，如果读者对TreeSet内部机制比较熟悉的话这条性质应该不难理解；如果读者不太理解的话可以参看以下这篇文章http://wlh269.iteye.com/blog/376430 )

4、对于java类库中定义的类，TreeSet可以直接对其进行存储，如String，Integer等(因为这些类已经实现了Comparable接口)；

5、对于自定义类，如果不做适当的处理，TreeSet中只能存储一个该类型的对象实例，请看程序示例:

import java.util.*;
public class TreeSetDemo{
public static void main(String args[]){
  TreeSet<Demo> tSet=new TreeSet<Demo>();
  Demo d1=new Demo(1,"abc");
  Demo d2=new Demo(2,"xyz");

  tSet.add(d1);
  tSet.add(d2);//如果有这条语句，运行程序时会抛出ClassCastException异常
                       //如果没有这条语句，程序会正常运行，并输出d1的内容
  Iterator itr=tSet.iterator();
  while(itr.hasNext()){
   Demo d=(Demo)itr.next();
   System.out.print(d.a+" "+d.b);
   System.out.println();
  }
}
}
class Demo{
int a;
String b;
public Demo(int a,String b){
  this.a=a;
  this.b=b;
}
}

在TreeSet中存储自定义的类的实现方法

示例:

import java.util.*;
public class TreeSetDemo{
public static void main(String args[]){
  TreeSet<Demo> tSet=new TreeSet<Demo>();
  Demo d2=new Demo(2,"xyz");
  Demo d3=new Demo(2,"uvw");

Demo d1=new Demo(1,"abc");

  tSet.add(d1);
  tSet.add(d2);
  tSet.add(d3);

  Iterator itr=tSet.iterator();
  while(itr.hasNext()){
   Demo d=(Demo)itr.next();
   System.out.print(d.a+" "+d.b);//注意此程序运行时会输出几个元素
   System.out.println();
  }
}
}
class Demo implements Comparable{
int a;
String b;
public Demo(int a,String b){
  this.a=a;
  this.b=b;
}
public int compareTo(Object o){
Demo demo=(Demo)o;
  if(this.a>demo.a){
   return 1;
  }else if(this.a<demo.a){
   return -1;
  }else{
   return 0;
  }
}
}

解析: 上面程序会输出两个元素，并且是以a为判断标准按序输出的。当调用TreeSet的add()方法时，在TreeSet的内部会间接调用Demo的compareTo()方法、然后和TreeSet中已经存在的其他元素一一进行比较，在比较的过程中完成“判断是否重复”以及“排序”的功能:当在某次比较的过程中发现compareTo()返回0，就会认为待加入的元素已经存在于TreeSet中，返回-1或1的话就会根据TreeSet默认的比较器进行排序。

下面对程序进行修改，重写compareTo()方法，让TreeSet以a和b两个属性为依据来判断元素是否重复以及元素的顺序，请看下面的示例:

import java.util.*;
public class TreeSetDemo{
public static void main(String args[]){
  TreeSet<Demo> tSet=new TreeSet<Demo>();
  Demo d1=new Demo(1,"abc");
  Demo d2=new Demo(2,"xyz");
  Demo d3=new Demo(2,"uvw");

  tSet.add(d1);
  tSet.add(d2);
  tSet.add(d3);

  Iterator itr=tSet.iterator();
  while(itr.hasNext()){
   Demo d=(Demo)itr.next();
   System.out.print(d.a+" "+d.b);//注意这次输出的元素个数
   System.out.println();
  }
}
}
class Demo implements Comparable{
int a;
String b;
public Demo(int a,String b){
  this.a=a;
  this.b=b;
}
public int compareTo(Object o){
Demo demo=(Demo)o;
if(this.a==demo.a&&this.b.equals(demo.b)){
   return 0;
  }else if(this.a>demo.a){
   return 1;
  }else {
   return -1;
  }
}
}