TreeSet集合--java进阶day10

1.TreeSet集合

如下图，我们创建了一个TreeSet集合，泛型指定为String，使用add添加字符串，打印该集合，控制台出现的结果已经排好序，并且去重

为了了解清楚TreeSet集合排序的原理，我们编写一个学生类，指定其为TreeSet泛型，然后调用add方法

如上图，程序报错，控制台出现类型转换异常，提示说无法将Student转换为Comparable

我们并没有做类型转换的操作，说明是TreeSet集合内部自行调用了这个操作，那么，先了解Comparable是什么

2.Comparable

由下图可知，Comparable是一个接口，而且还带有泛型，并且实现了这个接口的类可以进行排序

由此可知，为什么刚才程序报错了，我们的Student类没有实现Comparable类，也就无法进行比较

我们让Student实现Comparable接口，Comparable接口有泛型，上次说过泛型接口有两种选择，那该用哪一种呢？

我们翻看api帮助文档，寻找答案

api上写，T是与对象进行比较的对象的类型

我们要让学生和学生比较，不就是学生对象和学生对象比较吗？

由此可知，我们应该使用第一种指定泛型的方式

将T写为Student，那么原本的学生对象将与T（传入的学生对象）进行比较

如图，在实现了Comparable接口后，我们重写了一个comparaeto的方法，里面有个返回值，返回的是0

不了解这个方法有什么用，我们先运行，看控制台会打印什么

...

这次控制台不再报错了，但是明明添加了4名学生，却只有王五被打印了，这又是为什么？

暂时先不解释，我们将返回值换成正数和负数，再试试，看控制台会打印什么

当返回值是正数时（1），控制台按照正序打印了全部学生对象

当返回值是负数时（-1），控制台按照倒序打印了全部学生对象

3.compareto

根据上图结果，我们可以知道，排序的结果和compareto的返回值有关

每当我们调用add方法时，TreeSet集合会自动调用compareto方法

4.TreeSet集合存储元素内部原理

[1].compareto返回值为0

之前说过，TreeSet集合的底层数据结构是红黑树，TreeSet会将红黑树添加节点的规则和compareto方法结合，从而存储元素

--当我们调用add方法时，TreeSet集合内部会自动调用compareto方法，根据该方法的返回值来确定红黑树中的节点该如何走

假设compareto里的返回值是0，此时我们调用add方法，TreeSet自动调用compareto方法

compareto方法里的返回值是0，也就代表红黑树中“一样的不存”

但是王五十分特殊，它作为红黑树的树根，必须添加，因此集合中存入了王五

接着走后面add（张三），集合调用compareto，方法返回值是0，所以不存

.....

以此类推，最后集合里就只有王五被存入，所以打印时也就只有王五

[2].compareto返回值是正数

当compareto返回值是1时，正数代表大，也就是红黑树中的“大的往右走”

添加王五后，走add（张三），自动调用compareto，张三和王五比，返回值是1，说明张三大，张三存到王五右边

接着走add（李四），继续调用compareto方法，李四和王五比，返回值是1，说明李四大

李四往右边走，发现又有一个节点（张三），那就继续调用compareto比较，返回值是正数，说明李四大，所以李四就存在张三右边

然后走add（赵六），调用compareto方法，和树根比完，又碰到节点，接着调compareto，以此反复，最后添加到李四右边

[3].compareto返回值是负数

当compareto返回值是负数时，代表红黑树中“小的往左走”

5.TreeSet集合取出数据原理

取出原理为：左，中，右

先从树根开始，往树根左边取，发现是空的，接着取树根中间（也就是树根自己），取出王五

然后再取树根右边，走到张三这里，取出顺序也是左，中，右。先看张三左边，是空的，然后再看中间，取出张三

接着取右边，走到李四，同样是左，中，右，以此类推，取出TreeSet里所有元素

当compareto返回值是负数时，红黑树中，取出顺序也是左，中，右

先从树根（王五）开始，取左边，走到张三，张三接着取左边，走到李四，李四取左边，走到赵六

赵六取左边发现是空的，然后取中间（赵六自己），再取右边是空的，赵六取完再回到李四，李四也是同样方式，最后取出结果，如下图

6.TreeSet第一种排序--自然排序

刚才说的一切都只是为了告诉我们，如果想让我们的对象进行排序，就需要集中注意力在compareto上，要在里面写逻辑

那么，我们试着让学生对象根据年龄进行比较

之前说过，添加对象时，会自动调用compareto，哪一个对象调用的方法，方法中的this就代表哪一个对象

那该跟谁比呢？注意compareto里面的参数o，这个o就是要比较的学生对象

先进行相减操作，然后右键运行，结果是正序

下图是倒序排列

结论：this-o 为正序，o-this为倒序

TreeSet内部排序具体流程：https://kdocs.cn/l/cvASqRTifX8p?linkname=150997471

7.字符串之间的比较：比大小

上图的排序还存在安全隐患，如果两个学生的年龄一样，那么相减为0就无法存入，所以我们还需添加姓名进行比较

姓名是字符串，字符串自带compareto比较大小--负数代表小，正数代表大

使用三元运算符，如果ageResult为0，说明年龄一样，那么比较姓名，如果ageResult不为0，则返回ageResult

右键运行，即使所有学生年龄相同，也做了排序

如果年龄，姓名都相同，也想做保留，如下图

走到红框，代表姓名年龄都相同，此时我们就随便返回一个数，让其保留，如果不相同就继续使用nameResult

这种情况还是比较少见，了解即可，因为TreeSet集合要有去重的效果，年龄姓名都一样会被去重，对于学生对象，我们应该用id是最好的，这里只是为了讲解详细

8.TreeSet第二种排序--比较器排序

如图，我们在TreeSet集合中传入匿名内部类，重写后的compare方法，o1代表this，o2代表o

里面的逻辑按照正序来写，自然排序里的逻辑是倒序，不在学生类里要用get方法获取，

现在我们既写了自然排序，又写了比较器排序，右键运行看看会执行哪一个排序

如上图，很明显是正序，也就是执行了比较器排序

同时具备比较器排序和自然排序，优先按照比较器规则排序

这种规则的意义是：如果以后使用一个类，该类已经具备自然排序，我们无法更改其源代码，就可以使用比较器排序自定义自己想要的排序