详细介绍TreeSet的自然和定制两种排序

1、自然排序

TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系，然后将集合元素按升序排列，这种方式就是自然排序。（比较的前提：两个对象的类型相同）。

java提供了一个Comparable接口，该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法，该方法返回一个整数值，实现该接口的类必须实现该方法，实现了该接口的类的对象就可以比较大小。当一个对象调用该方法与另一个对象进行比 较，例如obj1.comparTo(obj2),如果该方法返回0，则表明这两个对象相等；如果返回一个正整数，则表明obj1大于obj2；如果该方 法返回一个负整数，则表明obj1小于obj2.

java常用类实现Comparable接口，并提供了比较大小的标准。实现Comparable接口的常用类：

·BigDecimal、BigIneger以及所有数值型对应包装类：按它们对应的数值的大小进行比较。

·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：按字符串中字符的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进TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口。

如下程序则会报错：

 

1.class Err

 

2.{

 

3.}

 

4.publicclass TestTreeSetError

 

5.{

 

6.publicstaticvoid main(String[] args)

 

7.{

 

8.TreeSet ts = new TreeSet();

9.//向TreeSet集合中添加两个Err对象

 

10.ts.add(new Err());

 

11.ts.add(new Err());

 

12.}

 

13.}

14.

说明：

上面程序试图向TreeSet集合中添加2个Err对象，添加第一个对象时，TreeSet里没有任何 元素，所以没有问题；当添加第二个Err对象时，TreeSet就会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中其他元素进行比较——如果对应的类没有实现Comparable接口，则会引发ClassCastException异常。而且当试 图从TreeSet中取出元素第一个元素时，依然会引发ClassCastException异常。

当采用compareTo(Object obj)方法比较对象时，都需要将被比较对象obj强制类型转换成相同类型，因为只有相同类的两个实例才能比较大小。即向TreeSet中添加的应该是同 一个类的对象，否则会引发ClassCastException异常。例如，当向TreeSet中添加一个字符串对象，这个操作完全正常。当添加第二个 Date对象时，TreeSet就好调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中其他元素进行比较，则此时程序会引发异常。

在实际编程中，程序员可以定义自己的类向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，实现该接口时在实现compareTo(Object obj)方法时没有进行强制类型转换。但当操作TreeSet里的集合数据时，不同类型的元素依然会发生ClassCastExceptio异常。（认真 阅读下就会明白)

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，然后根据红黑树算法决定它的存储位置。如果两个对象通过compareTo(Object obj)比较相等，TreeSet即认为它们存储同一位置。

对于TreeSet集合而言，它判断两个对象不相等的标准是：两个对象通过equals方法比较返回false，或通过compareTo（Object obj）比较没有返回0——即使两个对象时同一个对象，TreeSet也会把它们当成两个对象进行处理。

 

如下程序所示：

1.//Z类，重写了equals方法，总是返回false，

2.//重写了compareTo(Object obj)方法，总是返回正整数

 

3.class Z implementsComparable

 

4.{

 

5.int age;

 

6.public Z(int age)

 

7.{

 

8.this.age = age;

 

9.}

 

10.publicboolean equals(Object obj)

 

11.{

 

12.return false;

 

13.}

 

14.publicintcompareTo(Object obj)

 

15.{

 

16.return 1;

 

17.}

 

18.}

 

19.publicclass TestTreeSet

 

20.{

 

21.publicstaticvoid main(String[] args)

 

22.{

 

23.TreeSet set = new TreeSet();

 

24.Z z1 = new Z(6);

 

25.set.add(z1);

 

26.System.out.println(set.add(z1));

27.//下面输出set集合，将看到有2个元素

 

28.System.out.println(set);

29.//修改set集合的第一个元素的age属性

 

30.((Z)(set.first())).age = 9;

31.//输出set集合的最后一个元素的age属性，将看到也变成了9

 

32.System.out.println(((Z)(set.last())).age);

 

33.}

 

34.}

程序运行结果：

true

[TreeSet.Z@1fb8ee3, TreeSet.Z@1fb8ee3]

9

说明：

程序中把同一个对象添加了两次，因为z1对象的equals()方法总是返回false，而且compareTo(Object obj)方法总是返回1。这样TreeSet会认为z1对象和它自己也不相同，因此TreeSet中添加两个z1对象。而TreeSet对象保存的两个元 素实际上是同一个元素。所以当修改TreeSet集合里第一个元素的age属性后，该TreeSet集合里最后一个元素的age属性也随之改变了。

总结：当需要把一个对象放入TreeSet中时，重写该对象对应类的equals()方法时，应 保证该方法与compareTo(Object obj)方法有一致结果，其规则是：如果两个对象通过equals方法比较返回true时，这两个对象通过compareTo（Object obj）方法比较应返回0。

 

如果两个对象通过equals方法比较返回true，但这两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较不返回0时，这将导致TreeSet将会把这两个对象保存在不同位置，从而两个对象都可以添加成功，这与Set集合的规则有点出入。

如果两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较返回0时，但它们通过equals方法比较返回false时将更麻烦：因为两个对象通过compareTo（Object obj）方法比较相等，TreeSet将试图把它们保存在同一个位置，但实际上又不行（否则将只剩下一个对象），所以处理起来比较麻烦。

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属性，导致它与其他对象的 大小顺序发生改变，但TreeSet不会再次调整它们的顺序，甚至可能导致TreeSet中保存这两个对象，它们通过equals方法比较返回 true，compareTo（Object obj）方法比较返回0.

如下程序所示：

 

1.class R

 

2.{

 

3.intcount;

 

4.public R(intcount)

 

5.{

 

6.this.count = count;

 

7.}

 

8.public String toString()

 

9.{

 

10.return "R(count属性:" + count + ")";

 

11.}

 

12.publicboolean equals(Object obj)

 

13.{

 

14.if (obj instanceof R)

 

15.{

 

16.R r = (R)obj;

 

17.if (r.count ==this.count)

 

18.{

 

19.return true;

 

20.}

 

21.}

 

22.return false;

 

23.}

 

24.publicint hashCode()

 

25.{

 

26.return this.count;

 

27.}

 

28.}

 

29.publicclass TestHashSet2

 

30.{

 

31.publicstaticvoid main(String[] args)

 

32.{

 

33.HashSet hs = new HashSet();

 

34.hs.add(new R(5));

 

35.hs.add(new R(-3));

 

36.hs.add(new R(9));

 

37.hs.add(new R(-2));

38.//打印TreeSet集合，集合元素是有序排列的

 

39.System.out.println(hs);

40.//取出第一个元素

 

41.Iterator it = hs.iterator();

 

42.R first = (R)it.next();

43.//为第一个元素的count属性赋值

 

44.first.count = -3;

45.//再次输出count将看到TreeSet里的元素处于无序状态

 

46.System.out.println(hs);

 

47.hs.remove(new R(-3));

 

48.System.out.println(hs);

49.//输出false

 

50.System.out.println("hs是否包含count为-3的R对象？" + hs.contains(new R(-3)));

51.//输出false

 

52.System.out.println("hs是否包含count为5的R对象？" + hs.contains(new R(5)));

53.

 

54.}

 

55.}

56.

程序运行结果：

[R(count属性:-3), R(count属性:-2), R(count属性:5), R(count属性:9)]
[R(count属性:20), R(count属性:-2), R(count属性:5), R(count属性:-2)]
[R(count属性:20), R(count属性:-2), R(count属性:5), R(count属性:-2)]
[R(count属性:20), R(count属性:-2), R(count属性:-2)]

说明：

上面程序中的R对象是一个正常重写了equals方法和comparable方法类，这两个方法都以R 对象的count属性作为判断的依据。可以看到程序第一次输出的结果是有序排列的。当改变R对象的count属性，程序的输出结果也发生了改变，而且包含 了重复元素。一旦改变了TreeSet集合里可变元素的属性，当再视图删除该对象时，TreeSet也会删除失败（甚至集合中原有的、属性没被修改，但与 修改后元素相等的元素也无法删除），所以删除count

为-2的R对象时，没有任何元素被删除；程序可以删除count为5的R对象，这表明TreeSet可以删除没有被修改属性、且不与其他被修改属性的对象重复的对象。

总结：与HashSet在处理这些对象时将非常复杂，而且容易出错。为了让程序更具健壮，推荐HashSet和TreeSet集合中只放入不可变对象。

 

2、定制排序

TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小，TreeSet将他们以升序排列。如果需要实现定制排序，例如降序，则可以使用Comparator接口。该接口里包含一个intcompare（T o1， T o2）方法，该方法用于比较o1和o2的大小。

如果需要实现定制排序，则需要在创建TreeSet集合对象时，并提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联，由该Comparator对象负责集合元素的排序逻辑。

如下程序所示：

 

1.class M {

 

2.int age;

3.

 

4.public M(int age) {

 

5.this.age = age;

 

6.}

7.

 

8.public String toString() {

 

9.return "M对象（age：" + age + ")";

 

10.}

 

11.}

12.

 

13.publicclass TestTreeSet3 {

 

14.publicstaticvoid main(String[] args) {

 

15.TreeSet ts = new TreeSet(newComparator() {

 

16.publicintcompare(Object o1, Object o2) {

17.

 

18.M m1 = (M) o1;

 

19.M m2 = (M) o2;

20.

 

21.if (m1.age > m2.age) {

 

22.return -1;

 

23.} else if (m1.age == m2.age) {

 

24.return 0;

 

25.} else {

 

26.return 1;

 

27.}

 

28.}

 

29.});

 

30.ts.add(new M(5));

 

31.ts.add(new M(-3));

 

32.ts.add(new M(9));

 

33.System.out.println(ts);

 

34.}

 

35.}

36.

程序运行结果：

[M对象（age：9), M对象（age：5), M对象（age：-3)]

说明：

上面程序中创建了一个Comparator接口的匿名内部类对象，该对象负责ts集合的排序。所以当我 们把M对象添加到ts集合中时，无须M类实现Comparable接口，因为此时TreeSet无须通过M对象来比较大小，而是由与TreeSet关联的Comparator对象来负责集合元素的排序。使用定制排序时，TreeSet对集合元素排序时不管集合元素本身的大小，而是由Comparator对 象负责集合元素的排序规则。