TreeSet<E>

TreeSet<E> 是 Java 集合框架中的一个重要类，它位于 java.util 包下，实现了 NavigableSet<E> 接口，而 NavigableSet<E> 又继承自 SortedSet<E> 接口。下面从多个方面为你详细介绍 TreeSet<E>。

特性

• 元素唯一：和 Set 接口的其他实现类一样，TreeSet 不允许存储重复元素。当尝试添加重复元素时，TreeSet 会忽略该操作。
• 元素有序：TreeSet 会根据元素的自然顺序或者创建 TreeSet 时指定的比较器（Comparator）对元素进行排序。若元素实现了 Comparable 接口，TreeSet 会使用元素的自然顺序；若在创建 TreeSet 时传入了 Comparator 对象，则使用该比较器定义的顺序。
• 基于红黑树实现：红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，这使得 TreeSet 在插入、删除和查找操作上的时间复杂度为 。

构造方法

• TreeSet()：创建一个新的空 TreeSet，使用元素的自然顺序进行排序。元素必须实现 Comparable 接口。

import java.util.TreeSet;

public class TreeSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> numbers = new TreeSet<>();
        numbers.add(3);
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        System.out.println(numbers); 
    }
}

• TreeSet(Comparator<? super E> comparator)：创建一个新的空 TreeSet，使用指定的比较器进行排序。

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "', age=" + age + "}";
    }
}

public class TreeSetWithComparator {
    public static void main(String[] args) {
        Comparator<Person> ageComparator = Comparator.comparingInt(Person::getAge);
        TreeSet<Person> people = new TreeSet<>(ageComparator);
        people.add(new Person("Alice", 25));
        people.add(new Person("Bob", 20));
        people.add(new Person("Charlie", 30));
        System.out.println(people); 
    }
}

• TreeSet(Collection<? extends E> c)：创建一个包含指定集合中所有元素的 TreeSet，使用元素的自然顺序进行排序。

import java.util.ArrayList;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetFromCollection {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(3);
        list.add(1);
        list.add(2);
        TreeSet<Integer> numbers = new TreeSet<>(list);
        System.out.println(numbers); 
    }
}

常用方法

• add(E e)：将指定元素添加到集合中，如果集合中已经存在该元素，则不添加。添加成功返回 true，否则返回 false。

TreeSet<String> set = new TreeSet<>();
boolean result = set.add("apple"); 

• remove(Object o)：从集合中移除指定元素，如果元素存在则移除并返回 true，否则返回 false。

boolean removed = set.remove("apple"); 

• contains(Object o)：判断集合中是否包含指定元素，包含返回 true，否则返回 false。

boolean contains = set.contains("apple"); 

• first()：返回集合中的第一个（最小的）元素。

String firstElement = set.first(); 

• last()：返回集合中的最后一个（最大的）元素。

String lastElement = set.last(); 

• size()：返回集合中的元素数量。

int size = set.size(); 

• iterator()：返回一个用于遍历集合的迭代器，元素按升序排列。

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

TreeSet<String> set = new TreeSet<>();
set.add("apple");
set.add("banana");
Iterator<String> iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

注意事项

• 元素必须可比较：如果使用无参构造函数创建 TreeSet，元素必须实现 Comparable 接口；如果使用带比较器的构造函数，则无需元素实现 Comparable 接口。
• 线程不安全：TreeSet 不是线程安全的，如果需要在多线程环境下使用，可以考虑使用 Collections.synchronizedSortedSet 方法将其包装成线程安全的集合。

import java.util.Collections;
import java.util.TreeSet;
import java.util.SortedSet;

SortedSet<Integer> synchronizedSet = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet<>());

综上所述，TreeSet 是一个非常实用的集合类，适合需要对元素进行排序和去重的场景。