Java集合——7.使用TreeMap

目录

• 有序映射的实现：TreeMap的特性与使用
  • TreeMap的体系结构
  • TreeMap的使用
  • 自定义排序规则
  • 注意事项：比较逻辑的正确性
  • 总结

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有序映射的实现：TreeMap的特性与使用

在Java集合框架中，HashMap的Key是无序的，遍历顺序不可预测。如果需要对Key进行排序，可以选择TreeMap—它实现了SortedMap接口，能在内部对Key进行自动排序，让遍历操作按照Key的顺序进行。

TreeMap的体系结构

TreeMap与HashMap同属Map接口的实现，但二者的设计目标不同。从继承关系来看：

       ┌───┐
       │Map│
       └───┘
         ▲
    ┌────┴─────┐
    │          │
┌───────┐ ┌─────────┐
│HashMap│ │SortedMap│
└───────┘ └─────────┘
               ▲
               │
          ┌─────────┐
          │ TreeMap │
          └─────────┘

• HashMap追求查找效率，Key无序
• SortedMap是有序映射接口，TreeMap是其主要实现类，保证Key的有序性

TreeMap的使用

当Key是String、Integer等已实现Comparable接口的类型时，TreeMap会默认按自然顺序排序：

import java.util.*;

public class TreeMapBasic {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> fruitMap = new TreeMap<>();
        fruitMap.put("orange", 5);
        fruitMap.put("apple", 3);
        fruitMap.put("banana", 2);

        // 遍历Key时会按字母顺序输出
        for (String key : fruitMap.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + fruitMap.get(key));
        }
        // 输出顺序：apple, banana, orange
    }
}

自定义排序规则

如果Key的类型未实现Comparable接口，或需要自定义排序逻辑，可在创建TreeMap时传入Comparator对象：

import java.util.*;

public class TreeMapCustomSort {
    public static void main(String[] args) {
        // 按Person的name字段升序排序
        Map<Person, Integer> personMap = new TreeMap<>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person p1, Person p2) {
                return p1.name.compareTo(p2.name);
            }
        });

        personMap.put(new Person("Alice"), 25);
        personMap.put(new Person("Bob"), 30);
        personMap.put(new Person("Charlie"), 28);

        for (Person key : personMap.keySet()) {
            System.out.println(key + " -> " + personMap.get(key));
        }
        // 输出顺序：Alice, Bob, Charlie
    }

    static class Person {
        String name;
        Person(String name) {
            this.name = name;
        }
        @Override
        public String toString() {
            return "Person{" + name + "}";
        }
    }
}

注意事项：比较逻辑的正确性

TreeMap的正常工作依赖于正确的比较逻辑实现。Comparator.compare()方法必须严格遵循：

• 若a < b，返回负数（通常为-1）
• 若a == b，返回0
• 若a > b，返回正数（通常为1）

错误示例：

// 错误的比较器：分数相等时未返回0
Comparator<Student> wrongComparator = (s1, s2) ->
    s1.score > s2.score ? -1 : 1;

正确示例：

// 正确的比较器：处理相等情况
Comparator<Student> correctComparator = (s1, s2) -> {
    if (s1.score == s2.score) {
        return 0; // 分数相等时必须返回0
    }
    return s1.score > s2.score ? -1 : 1;
};

注意：TreeMap判断Key是否相等完全依赖比较逻辑的返回值，不使用equals()和hashCode()方法。

总结

• 掌握TreeMap的特性和适用场景
• 掌握TreeMap的实现：
  • Key需实现Comparable接口或通过Comparator指定排序规则
  • 比较逻辑必须严格实现相等（返回0）、大于（返回正数）和小于（返回负数）的判断