TreeMap 红黑树实现

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,Cloneable和Serializable接口。

TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的时间复杂度是 log(n) 。

首先是TreeMap的构造方法:

  public TreeMap() {
        comparator = null;
    }
    /**
     * Constructs a new, empty tree map, ordered according to the given comparator.
     */
    public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
        this.comparator = comparator;
    }

    /**
     * Constructs a new tree map containing the same mappings as the given
     * map, ordered according to the <em>natural ordering</em> of its keys.
     */
    public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        comparator = null;
        putAll(m);
    }

    /**
     * Constructs a new tree map containing the same mappings and
     * using the same ordering as the specified sorted map.  This
     * method runs in linear time.
     */
    public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
        comparator = m.comparator();
        try {
            buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
        } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
        } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
        }
    }

TreeMap是基于红黑树实现的,以下是树结点的定义,主要key(键)、value(值)、left(左孩子)、right(右孩子)、parent(父节点)、color(颜色)六个字段,根据key的值进行排序。该内部类比较简单,不做分析。

    static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        K key;
        V value;
        Entry<K,V> left = null;
        Entry<K,V> right = null;
        Entry<K,V> parent;
        boolean color = BLACK;

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

        ......
}

以下是红黑树的插入put和删除deleteEntry操作,以及执行插入删除时需要用到的操作:左旋rotateLeft、右旋rotateRight、插入修正fixAfterInsertion和删除修正fixAfterDeletion。

插入操作,先找到要插入的位置,插入新结点,调用fixAfterInsertion对插入结果进行修正:

    public V put(K key, V value) {
        Entry<K,V> t = root;
        if (t == null) {
            compare(key, key); // type (and possibly null) check

            root = new Entry<>(key, value, null);
            size = 1;
            modCount++;
            return null;
        }
        int cmp;
        Entry<K,V> parent;
        // split comparator and comparable paths
        Comparator<? super K> cpr = comparator;
        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 {
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
            do {
                parent = t;
                cmp = k.compareTo(t.key);
                if (cmp < 0)
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0)
                    t = t.right;
                else
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
        if (cmp < 0)
            parent.left = e;
        else
            parent.right = e;
        fixAfterInsertion(e);
        size++;
        modCount++;
        return null;
    }
时间: 2024-07-28 13:28:10

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