TreeMap

1.介绍

  • 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-fast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)

2.数据结构

TreeMap-min

  1. TreeMap实现继承于AbstractMap，并且实现了NavigableMap接口。

  2. 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。

3.源码解析

//TODO

4.遍历方式

4.1 遍历TreeMap的键值对

  1. 根据entrySet()获取TreeMap的“键值对”的Set集合。

  2. 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();
}

4.2 遍历TreeMap的键

  1. 根据keySet()获取TreeMap的“键”的Set集合。

  2. 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);
}

4.3 遍历TreeMap的值

  1. 根据value()获取TreeMap的“值”的集合。

  2. 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();
}

5.示例

  • TreeMapTest，TreeMapIteratorTest，TreeMapDemo

References