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41節介紹了HashSet，我們提到，HashSet有一個重要侷限，元素之間沒有特定的順序，我們還提到，Set介面還有另一個重要的實現類TreeSet，它是有序的，與HashSet和HashMap的關係一樣，TreeSet是基於TreeMap的，上節我們介紹了TreeMap，本節我們來詳細討論TreeSet。
下面，我們先來看TreeSet的用法，然後看實現原理，最後總結分析TreeSet的特點。
基本用法
構造方法
TreeSet的基本構造方法有兩個：
public TreeSet()
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator)
複製程式碼預設構造方法假定元素實現了Comparable介面，第二個使用傳入的比較器，不要求元素實現Comparable。
基本例子
TreeSet經常也只是當做Set使用，只是希望迭代輸出有序，如下面程式碼所示：
Set<String> words = new TreeSet<String>();
words.addAll(Arrays.asList(new String[]{
"tree", "map", "hash", "map",
}));
for(String w : words){
System.out.print(w+" ");
}
複製程式碼輸出為：
hash map tree
複製程式碼TreeSet實現了兩點：排重和有序。
如果希望不同的排序，可以傳遞一個Comparator，如下所示：
Set<String> words = new TreeSet<String>(new Comparator<String>(){
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
return o1.compareToIgnoreCase(o2);
}});
words.addAll(Arrays.asList(new String[]{
"tree", "map", "hash", "Map",
}));
System.out.println(words);
複製程式碼忽略大小寫進行比較，輸出為：
[hash, map, tree]
複製程式碼需要注意的是，Set是排重的，排重是基於比較結果的，結果為0即視為相同，”map”和”Map”雖然不同，但比較結果為0，所以只會保留第一個元素。
以上就是TreeSet的基本用法，簡單易用。不過，因為有序，TreeSet還實現了NavigableSet和SortedSet介面，NavigableSet擴充套件了SortedSet，此外，TreeSet還有幾個構造方法，我們來看下。
高階用法
SortedSet介面
SortedSet介面與SortedMap介面類似，具體定義為：
public interface SortedSet<E> extends Set<E> {
Comparator<? super E> comparator();
SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement);
SortedSet<E> headSet(E toElement);
SortedSet<E> tailSet(E fromElement);
E first();
E last();
}
複製程式碼first()返回第一個元素，last()返回最後一個，headSet/tailSet/subSet都返回一個檢視，包括原Set中的一定取值範圍的元素，區別在於範圍：
- headSet：嚴格小於toElement的所有元素
- tailSet: 大於等於fromElement的所有元素
- subSet: 大於等於fromElement，且小於toElement的所有元素
與之前介紹的檢視概念一樣，對返回檢視的操作會直接影響原Set。
comparator()返回使用的比較器，如果沒有自定義的比較器，返回值為null。
我們來看一段簡單的示例程式碼，以增強直觀感受，輸出用註釋說明：
SortedSet<String> set = new TreeSet<String>();
set.addAll(Arrays.asList(new String[]{
"c", "a", "b", "d","f"
}));
System.out.println(set.first()); //a
System.out.println(set.last()); //f
System.out.println(set.headSet("b"));//[a]
System.out.println(set.tailSet("d"));//[d, f]
System.out.println(set.subSet("b", "e")); //[b, c, d]
set.subSet("b", "e").clear(); //會從原set中刪除
System.out.println(set); //[a, f]
複製程式碼NavigableSet介面
與NavigableMap類似，NavigableSet介面擴充套件了SortedSet，主要增加了一些查詢鄰近元素的方法，比如：
E floor(E e); //返回小於等於e的最大元素
E lower(E e); // 返回小於e的最大元素
E ceiling(E e); //返回大於等於e的最小元素
E higher(E e); //返回大於e的最小元素
複製程式碼相比SortedSet中的檢視方法，NavigableSet增加了一些方法，以更為明確的方式指定返回值中是否包含邊界值，如：
NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive);
NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive);
NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
E toElement, boolean toInclusive);
複製程式碼NavigableSet也增加了兩個對頭尾的操作：
E pollFirst(); //返回並刪除第一個元素
E pollLast(); //返回並刪除最後一個元素
複製程式碼此外，NavigableSet還有如下方法，以方便逆序訪問：
NavigableSet<E> descendingSet();
Iterator<E> descendingIterator();
複製程式碼我們來看一段簡單的示例程式碼，以增強直觀感受，輸出用註釋說明：
NavigableSet<String> set = new TreeSet<String>();
set.addAll(Arrays.asList(new String[]{
"c", "a", "b", "d","f"
}));
System.out.println(set.floor("a")); //a
System.out.println(set.lower("b")); //a
System.out.println(set.ceiling("d"));//d
System.out.println(set.higher("c"));//d
System.out.println(set.subSet("b", true, "d", true)); //[b, c, d]
System.out.println(set.pollFirst()); //a
System.out.println(set.pollLast()); //f
System.out.println(set.descendingSet()); //[d, c, b]
複製程式碼其他構造方法
TreeSet的其他構造方法為：
public TreeSet(Collection<? extends E> c)
public TreeSet(SortedSet<E> s)
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m)
複製程式碼前兩個都是以一個已有的集合為引數，將其中的所有元素新增到當前TreeSet，區別在於，在第一個中，比較器為null，假定元素實現了Comparable介面，而第二個中，比較器設為和引數SortedSet中的一樣。
第三個不是public的，是內部用的。
基本實現原理
41節介紹過，HashSet是基於HashMap實現的，元素就是HashMap中的鍵，值是一個固定的值，TreeSet是類似的，它是基於TreeMap實現的，我們具體來看一下程式碼，先看其內部組成。
內部組成
TreeSet的內部有如下成員：
private transient NavigableMap<E,Object> m;
private static final Object PRESENT = new Object();
複製程式碼m就是背後的那個TreeMap，這裡用的是更為通用的介面型別NavigableMap，PRESENT就是那個固定的共享值。
TreeSet的方法實現主要就是呼叫m的方法，我們具體來看下。
構造方法
幾個構造方法的程式碼為：
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
this.m = m;
}
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
public TreeSet(SortedSet<E> s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}
複製程式碼程式碼都比較簡單，就不解釋了。
新增元素
add方法的程式碼為：
public boolean add(E e) {
return m.put(e, PRESENT)==null;
}
複製程式碼就是呼叫map的put方法，元素e用作鍵，值就是固定值PRESENT，put返回null表示原來沒有對應的鍵，新增成功了。
檢查是否包含元素
程式碼為：
public boolean contains(Object o) {
return m.containsKey(o);
}
複製程式碼就是檢查map中是否包含對應的鍵。
刪除元素
程式碼為：
public boolean remove(Object o) {
return m.remove(o)==PRESENT;
}
複製程式碼就是呼叫map的remove方法，返回值為PRESENT表示原來有對應的鍵且刪除成功了。
子集檢視
subSet方法的程式碼：
public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
E toElement, boolean toInclusive) {
return new TreeSet<>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
toElement, toInclusive));
}
複製程式碼先呼叫subMap方法獲取NavigatebleMap的子集，然後呼叫內部的TreeSet構造方法。
頭尾操作
程式碼為：
public E first() {
return m.firstKey();
}
public E last() {
return m.lastKey();
}
public E pollFirst() {
Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();
return (e == null) ? null : e.getKey();
}
public E pollLast() {
Map.Entry<E,?> e = m.pollLastEntry();
return (e == null) ? null : e.getKey();
}
複製程式碼程式碼都比較簡單，就不解釋了。
逆序遍歷
程式碼為：
public Iterator<E> descendingIterator() {
return m.descendingKeySet().iterator();
}
public NavigableSet<E> descendingSet() {
return new TreeSet<>(m.descendingMap());
}
複製程式碼也很簡單。
實現原理小結
TreeSet的實現程式碼都比較簡單，主要就是呼叫內部NavigatableMap的方法。
TreeSet特點分析
與HashSet相比，TreeSet同樣實現了Set介面，但內部基於TreeMap實現，而TreeMap基於大致平衡的排序二叉樹 – 紅黑樹，這決定了它有如下特點：
- 沒有重複元素
- 新增、刪除元素、判斷元素是否存在，效率比較高，為O(log2(N))，N為元素個數。
- 有序，TreeSet同樣實現了SortedSet和NavigatableSet介面，可以方便的根據順序進行查詢和操作，如第一個、最後一個、某一取值範圍、某一值的鄰近元素等。
- 為了有序，TreeSet要求元素實現Comparable介面或通過構造方法提供一個Comparator物件。
小結
本節介紹了TreeSet的用法和實現原理，在用法方面，它實現了Set介面，但有序，同樣實現了SortedSet和NavigatableSet介面，在內部實現上，它使用了TreeMap，程式碼比較簡單。
至此，我們已經介紹完了Java中主要常見的容器介面和實現類，介面主要有佇列(Queue)，雙端佇列(Deque)，列表(List)，Map和Set，實現類有ArrayList, LinkedList, HashMap, TreeMap, HashSet和TreeSet。
關於介面Queue, Deque, Map和Set，Java容器類中還有其他一些實現類，它們各有特點，讓我們在接下來的幾節中繼續探索。
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