面试了十个应届生九个都没用过TreeMap,你确定你们是个 Java 程序员?(2)

简介: 面试了十个应届生九个都没用过TreeMap,你确定你们是个 Java 程序员?

01、自然顺序


默认情况下,TreeMap 是根据 key 的自然顺序排列的。比如说整数,就是升序,1、2、3、4、5。


TreeMap<Integer,String> mapInt = new TreeMap<>();
mapInt.put(3, "沉默王二");
mapInt.put(2, "沉默王二");
mapInt.put(1, "沉默王二");
mapInt.put(5, "沉默王二");
mapInt.put(4, "沉默王二");
System.out.println(mapInt);


输出结果如下所示:


{1=沉默王二, 2=沉默王二, 3=沉默王二, 4=沉默王二, 5=沉默王二}

1

TreeMap 是怎么做到的呢?想一探究竟,就得上源码了,来看 TreeMap 的 put() 方法(省去了一部分,版本为 JDK 14):


public V put(K key, V value) {
    TreeMap.Entry<K,V> t = root;
    int cmp;
    TreeMap.Entry<K,V> parent;
    // split comparator and comparable paths
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    if (cpr != null) {
    }
    else {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        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);
    }
    return null;
}



注意 cmp = k.compareTo(t.key) 这行代码,就是用来进行 key 的比较的,由于此时 key 是 int,所以就会调用 Integer 类的 compareTo() 方法进行比较。


public int compareTo(Integer anotherInteger) {
    return compare(this.value, anotherInteger.value);
}
public static int compare(int x, int y) {
    return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
}


那相应的,如果 key 是字符串的话,也就会调用 String 类的 compareTo() 方法进行比较。


public int compareTo(String anotherString) {
    byte v1[] = value;
    byte v2[] = anotherString.value;
    byte coder = coder();
    if (coder == anotherString.coder()) {
        return coder == LATIN1 ? StringLatin1.compareTo(v1, v2)
                : StringUTF16.compareTo(v1, v2);
    }
    return coder == LATIN1 ? StringLatin1.compareToUTF16(v1, v2)
            : StringUTF16.compareToLatin1(v1, v2);
}



由于内部是由字符串的字节数组的字符进行比较的,是不是听起来很绕?对,就是很绕,所以使用中文字符串作为 key 的话,看不出来效果。


TreeMap<String,String> mapString = new TreeMap<>();
mapString.put("c", "沉默王二");
mapString.put("b", "沉默王二");
mapString.put("a", "沉默王二");
mapString.put("e", "沉默王二");
mapString.put("d", "沉默王二");
System.out.println(mapString);



输出结果如下所示:


{a=沉默王二, b=沉默王二, c=沉默王二, d=沉默王二, e=沉默王二}

1

字母的升序,对吧?


02、自定义排序


如果自然顺序不满足,那就可以在声明 TreeMap 对象的时候指定排序规则。


TreeMap<Integer,String> mapIntReverse = new TreeMap<>(Comparator.reverseOrder());

mapIntReverse.put(3, "沉默王二");

mapIntReverse.put(2, "沉默王二");

mapIntReverse.put(1, "沉默王二");

mapIntReverse.put(5, "沉默王二");

mapIntReverse.put(4, "沉默王二");


System.out.println(mapIntReverse);


TreeMap 提供了可以指定排序规则的构造方法:


public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {

   this.comparator = comparator;

}


Comparator.reverseOrder() 返回的是 ReverseComparator 对象,就是用来反转顺序的,非常方便。


所以,输出结果如下所示:


{5=沉默王二, 4=沉默王二, 3=沉默王二, 2=沉默王二, 1=沉默王二}

1

HashMap 是无序的,插入的顺序随着元素的增加会不停地变动。但 TreeMap 能够至始至终按照指定的顺序排列,这对于需要自定义排序的场景,实在是太有用了!


03、排序的好处


既然 TreeMap 的元素是经过排序的,那找出最大的那个,最小的那个,或者找出所有大于或者小于某个值的键来说,就方便多了。


Integer highestKey = mapInt.lastKey();
Integer lowestKey = mapInt.firstKey();
Set<Integer> keysLessThan3 = mapInt.headMap(3).keySet();
Set<Integer> keysGreaterThanEqTo3 = mapInt.tailMap(3).keySet();
System.out.println(highestKey);
System.out.println(lowestKey);
System.out.println(keysLessThan3);
System.out.println(keysGreaterThanEqTo3);



TreeMap 考虑得很周全,恰好就提供了 lastKey()、firstKey() 这样获取最后一个 key 和第一个 key 的方法。


headMap() 获取的是到指定 key 之前的 key;tailMap() 获取的是指定 key 之后的 key(包括指定 key)。


来看一下输出结果:


5

1

[1, 2]

[3, 4, 5]


04、如何选择 Map


在学习 TreeMap 之前,我们已经学习了 HashMap 和 LinkedHashMap ,那如何从它们三个中间选择呢?


HashMap、LinkedHashMap、TreeMap 都实现了 Map 接口,并提供了几乎相同的功能(增删改查)。它们之间最大的区别就在于元素的顺序:


HashMap 完全不保证元素的顺序,添加了新的元素,之前的顺序可能完全逆转。


LinkedHashMap 默认会保持元素的插入顺序。


TreeMap 默认会保持 key 的自然顺序(根据 compareTo() 方法)。


来个表格吧,一目了然。


image.png


谢谢大家,下期见,同学们。


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