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TreeSet类
TreeSet是SortedSet接口的实现类，正如SortedSet名字所暗示的，TreeSet可以确保集合
元素处于排序状态。与HashSet集合相比，TreeSet还提供了如下几个额外的方法。
1）Comparator comparator():
2)Object first():
3)Object last():
4)Object lower(Object o):
5)Object higher(Object 0):
6)SortedSet subSet(fromElemnet, toElement):
7)SortedSet headSet(toElement):返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成。
8)SortedSet tailSet(fromElement):返回此Set的子集，由大于或等于fromElement的元素组成。
下面出现测试了TreeSet的通用用法：
1 import java.util.TreeSet;
2
3
4 public class TreeSetTest {
5
6 public static void main(String[] args) {
7
8 TreeSet numsSet = new TreeSet<>();
9 //向TreeSet中添加四个Integer对象
10 numsSet.add(5);
11 numsSet.add(2);
12 numsSet.add(10);
13 numsSet.add(-2);
14 //输出集合元素，看到集合元素已经处于排序状态
15 System.out.println(numsSet);
16 //输出集合里的第一个元素
17 System.out.println(numsSet.first());
18 //输出集合里的最后一个元素
19 System.out.println(numsSet.last());
20 //返回小于4的子集，不包含4
21 System.out.println(numsSet.headSet(4));
22 //返回大于5的子集，如果、set中包含5，子集中也包含5
23 System.out.println(numsSet.tailSet(5));
24 //返回大于等于-3、小于4的子集
25 System.out.println(numsSet.subSet(-3, 4));
26 }
27
28 }
运行结果：
[-2, 2, 5, 10] -2 10 [-2, 2] [5, 10] [-2, 2]
与HashSet集合采用hash算法来决定因素的存储位置不同，TreeSet采用红黑树的数据结构
来存储集合元素。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下采用自然排序。
1.自然排序
TreeSet会调用集合元素的Comparable接口中的compareTo(Object obj)方法来比较元素
之间的大小关系，然后将集合元素按升序排列。当一个对象调用该方法与另一个对象进行比较时，
例如obj1.compareTo(obj2)，如果该方法返回0，则表明这两个对象相等；如果该方法返回一个
正数，则表明obj1大于obj2；如果该方法返回一个负数，则表明obj1小于obj2.
下面是实现了Comparable接口的常用类：
BigDecimal、BigInteger以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较。
- Character：按字符的UNICODE值进行比较。
- Boolean：true对应的包装类实例大于false对应的包装类实例。
- String：按字符串中的字符UNICODE值进行比较。
- Date、Time：后面的时间、日期比前面的时间、日期大。
如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则则程
序将会抛出异常。下面程序师范了这个错误。
1 import java.util.TreeSet;
2
3 class Err{
4
5 }
6
7 public class TreeSetErrorTest {
8
9 public static void main(String[] args) {
10
11 TreeSet tSet =new TreeSet<>();
12 //向TreeSet集合中添加两个Err对象
13 tSet.add(new Err());
14 tSet.add(new Err());
15 }
16
17 }
运行结果：
1 Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Err cannot be cast to java.lang.Comparable 2 at java.util.TreeMap.compare(Unknown Source) 3 at java.util.TreeMap.put(Unknown Source) 4 at java.util.TreeSet.add(Unknown Source) 5 at TreeSetErrorTest.main(TreeSetErrorTest.java:13)
上面程序试图向TreeSet集合中添加两个Err对象，添加第一个对象时，TreeSet里没有任何
因素，所以不会出现任何问题；当添加第二个Err对象时，TreeSet就会调用该对象的
ComparaTo(Object obj)方法与集合中的其他因素进行比较——如果其对应的类没有实现
Comparable接口则会引发ClassCastException异常。因此。上面程序将会在添加第二个对象的
时候引发该异常。当试图从TreeSet中取出因素时，由于第一个元素没有实现Comparable接口，
因此也会引发ClassCastException异常。
大部分类在实现compareTo(Object obj)方法时，都需要将比较对象obj强制转换成相同类型
，因为只有相同类型的两个实例次啊会比较大小。当试图把一个对象添加到TreeSet集合时，
TreeSet会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中的其他因素进行比较——这就是要
求集合中的其他因素与该因素时同一个类的实例。也就是说，向TreeSet中添加的应该是同一个类
的对象，否则也会引发ClassCastException异常。
下面程序示范了这个错误。
1 import java.util.Date;
2 import java.util.TreeSet;
3
4
5 public class TreeSetErrorTest2 {
6
7 public static void main(String[] args) {
8
9 TreeSet tSet = new TreeSet<>();
10 tSet.add(new String("黑马程序员"));
11 tSet.add(new Date());
12 }
13
14 }
运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.util.Date
at java.util.Date.compareTo(Unknown Source)
at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)
at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)
at TreeSetErrorTest2.main(TreeSetErrorTest2.java:11)
上面程序先向TreeSet集合中添加了一个字符串对象，这个操作完全正确。当添加第二个Date对
象时，TreeSet就会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中的其他因素进行比较
——Date对象的compareTo(Object obj)方法无法与字符串对象比较大小，所以上面程序将在
添加Date对象时引发异常。
如果是向TreeSet中添加的对象是程序员自定义类的对象，则可以向TreeSet中添加多种类型
的对象，前提是用户自定义类实现了Comparable接口，实现该接口实现的compareTo(Object obj)
方法没有进行强制类型转换。但当试图取出TreeSet里的集合数据时，不同类型的元素依然会发生
ClassCastException异常。
当把一个对象加入TreeSet集合中时，TreeSet调用该对象的compareTo(Object obj)方法与
容器中的其他对象比较大小，然后根据红黑树结构找到它的存储位置。如果两个对象通过
compareTo(Object obj)方法比较相等，新对象将无法添加到TreeSet集合中。他判断两个对象是否
相等的唯一标准是：两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较是否返回0——如果通过
compareTo(Object obj)方法比较返回0，TreeSet则会认为它们相等；否则就认为它们不相等。
示例：
1 import java.util.TreeSet;
2
3
4 class Z implements Comparable{
5 int age;
6 public Z(int age){
7 this.age = age;
8 }
9 //重写equals()方法
10 @Override
11 public boolean equals(Object obj) {
12
13 return true;
14 }
15 @Override
16 public int compareTo(Object obj) {
17
18 return 1;
19 }
20 }
21 public class TreeSetTest2 {
22
23 public static void main(String[] args) {
24
25 TreeSet set = new TreeSet<>();
26 Z z1 = new Z(6);
27 set.add(z1);
28 //输出true，表明添加成功
29 System.out.println(set.add(z1));
30 //输出set集合，将看到有两个变量
31 System.out.println(set);
32 //修改set集合的第一个元素的age变量
33 ((Z)(set.first())).age = 9;
34 //输出set集合的最后一个元素的age变量，将看到也变成了9
35 System.out.println(((Z)(set.first())).age);
36 }
37
38 }
运行结果：
true [[email protected], [email protected]] 9
程序中把同一对象再次添加到TreeSet集合中，因为z1对象的compareTo(Object obj)方法
总是返回1，虽然它的equals()方法总是返回true，但TreeSet会认为z1对象和它自己也不相等，
因此TreeSet可以添加两个z1对象。下图显示了TreeSet及Z对象在内存中的存储示意图。
从图中可以看到TreeSet对象保存的两个对象，实际上是同一元素。
如果把重写的compareTo(Object obj)方法中的返回值改为1，则运行结果如下：
false [[email protected]] 9
如果向TreeSet中添加一个可变对象后，并且后面程序修改了该可变对象的Field，这将导致它与
其他对象的大小顺序发生了改变，但TreeSet不会再次调整它们的顺序，甚至可能导致TreeSet
中保存的这两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较返回0.下面程序演示了这种情况。
1 import java.util.TreeSet;
2
3 class M implements Comparable {
4
5 int count;
6
7 public M(int count) {
8 this.count = count;
9 }
10
11 @Override
12 public String toString() {
13
14 return "M[count:" + count + "]";
15 }
16 @Override
17 public boolean equals(Object obj) {
18
19 if (this == obj) {
20 return true;
21 }
22 if (obj != null && obj.getClass() == M.class) {
23 M m = (M)obj;
24 if (m.count == this.count) {
25 return true;
26 }
27 }
28 return false;
29 }
30 //重写compareTo()方法，根据count来比较大小
31 @Override
32 public int compareTo(Object obj) {
33
34 M m = (M) obj;
35 return count > m.count ? 1 : count < m.count ? -1 : 0;
36 }
37
38 }
39
40 public class TreeSetTest3 {
41
42 public static void main(String[] args) {
43
44 TreeSet tsSet = new TreeSet<>();
45 tsSet.add(new M(5));
46 tsSet.add(new M(-3));
47 tsSet.add(new M(9));
48 tsSet.add(new M(-2));
49 //打印TreeSet集合，集合元素是有序排列的
50 System.out.println(tsSet);
51 //取出第一个元素的count值
52 M firstM = (M)tsSet.first();
53 //对第一个元素赋值
54 firstM.count = 20;
55 //取出最后一个元素
56 M lastM = (M)tsSet.last();
57 //对最后一个元素的count值赋值，与第二个元素的count值相同
58 lastM.count = -2;
59 //输出可以看到TreeSet集合里的元素处于无序状态，且有重复元素
60 System.out.println(tsSet);
61 //删除Field被改变的元素，删除失败
62 System.out.println(tsSet.remove(new M(-2)));
63 System.out.println(tsSet);
64 //删除field没有改变的元素，删除成功
65 System.out.println(tsSet.remove(new M(5)));
66 System.out.println(tsSet);
67 }
68
69 }
运行结果：
[M[count:-3], M[count:-2], M[count:5], M[count:9]] [M[count:20], M[count:-2], M[count:5], M[count:-2]] false [M[count:20], M[count:-2], M[count:5], M[count:-2]] true [M[count:20], M[count:-2], M[count:-2]]
上面程序中的M对象对应的类正常重写了equals()方法和compareTo()方法，这两个方法都以M
对象的count实例变量作为判断的依据。当改变TreeSet集合了可变元素的Field，再试图删除该对
象时，TreeSet会删除失败，所以删除count为-2的M对象时，没有元素被删除；当删除count为5
的M对象时，可以看到元素被删除，这表明TreeSet可以删除没有被修改的Field，且不与其他被修
改Field的对象重复的对象。
2.定制排序
TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小，TreeSet将它们一升序排序。如果需要实现定制
排序，例如以降序排列，则可以通过Comparator接口的帮助。该接口里包含了一个int compare
(T o1, T o2)方法，该方法用于比较o1和o2的大小：如果该方法返回正整数，则表明o1大于o2；
如果该方法返回0，则表明o1等于o2；如果该方法返回负整数，则表明o1小于o2。
实现定制排序，则需要在创建TreeSet集合对象时，提供一个Comparator对象与该TreeSet
集合关联，由该Comparator对象负责集合元素的排序。
1 import java.util.Comparator;
2 import java.util.TreeSet;
3
4 class C {
5 int age;
6
7 public C(int age) {
8 this.age = age;
9 }
10
11 @Override
12 public String toString() {
13
14 return "C[age:" + age + "]";
15 }
16 }
17
18 public class TreeSetTest4 {
19
20 public static void main(String[] args) {
21
22 TreeSet tSet = new TreeSet<>(new Comparator() {
23 @Override
24 public int compare(Object o1, Object o2) {
25 C c1 = (C) o1;
26 C c2 = (C) o2;
27 return c1.age > c2.age ? -1 : c1.age < c2.age ? 1 : 0;
28 }
29 });
30 tSet.add(new C(5));
31 tSet.add(new C(-3));
32 tSet.add(new C(9));
33 System.out.println(tSet);
34 }
35
36 }
运行结果：
[C[age:9], C[age:5], C[age:-3]]