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介绍了HashSet，我们提到，HashSet有一个重要局限，元素之间没有特定的顺序，我们还提到，Set接口还有另一个重要的实现类TreeSet，它是有序的，与HashSet和HashMap的关系一样，TreeSet是基于TreeMap的，我们介绍了TreeMap，本节我们来详细讨论TreeSet。

下面，我们先来看TreeSet的用法，然后看实现原理，最后总结分析TreeSet的特点。

基本用法

构造方法

TreeSet的基本构造方法有两个：

public TreeSet()public TreeSet(Comparator
      comparator)

默认构造方法假定元素实现了Comparable接口，第二个使用传入的比较器，不要求元素实现Comparable。

基本例子

TreeSet经常也只是当做Set使用，只是希望迭代输出有序，如下面代码所示：

Set
     
       words = new TreeSet
      
       ();words.addAll(Arrays.asList(new String[]{    "tree", "map", "hash", "map",     }));for(String w : words){    System.out.print(w+" ");}
      
     

输出为：

hash map tree

TreeSet实现了两点：排重和有序。

如果希望不同的排序，可以传递一个Comparator，如下所示：

Set
     
       words = new TreeSet
      
       (new Comparator
       
        (){    @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);
       
      
     

忽略大小写进行比较，输出为：

[hash, map, tree]

需要注意的是，Set是排重的，排重是基于比较结果的，结果为0即视为相同，"map"和"Map"虽然不同，但比较结果为0，所以只会保留第一个元素。

以上就是TreeSet的基本用法，简单易用。不过，因为有序，TreeSet还实现了NavigableSet和SortedSet接口，NavigableSet扩展了SortedSet，此外，TreeSet还有几个构造方法，我们来看下。

高级用法

SortedSet接口

SortedSet接口与SortedMap接口类似，具体定义为：

public interface SortedSet
     
       extends Set
      
        {    Comparator
        comparator();    SortedSet
       
         subSet(E fromElement, E toElement);    SortedSet
        
          headSet(E toElement);    SortedSet
         
           tailSet(E fromElement);    E first();    E last();}
         
        
       
      
     

first()返回第一个元素，last()返回最后一个，headSet/tailSet/subSet都返回一个视图，包括原Set中的一定取值范围的元素，区别在于范围：

• headSet：严格小于toElement的所有元素
• tailSet: 大于等于fromElement的所有元素
• subSet: 大于等于fromElement，且小于toElement的所有元素 

与之前介绍的视图概念一样，对返回视图的操作会直接影响原Set。

comparator()返回使用的比较器，如果没有自定义的比较器，返回值为null。

我们来看一段简单的示例代码，以增强直观感受，输出用注释说明：

SortedSet
     
       set = new TreeSet
      
       ();set.addAll(Arrays.asList(new String[]{    "c", "a", "b", "d","f"    }));System.out.println(set.first()); //aSystem.out.println(set.last()); //fSystem.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(); //会从原set中删除System.out.println(set); //[a, f]
      
     

NavigableSet接口

与NavigableMap类似，NavigableSet接口扩展了SortedSet，主要增加了一些查找邻近元素的方法，比如：

E floor(E e); //返回小于等于e的最大元素E lower(E e); // 返回小于e的最大元素E ceiling(E e); //返回大于等于e的最小元素E higher(E e); //返回大于e的最小元素

相比SortedSet中的视图方法，NavigableSet增加了一些方法，以更为明确的方式指定返回值中是否包含边界值，如：

NavigableSet
     
       headSet(E toElement, boolean inclusive);NavigableSet
      
        tailSet(E fromElement, boolean inclusive);NavigableSet
       
         subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,                           E toElement,   boolean toInclusive);
       
      
     

NavigableSet也增加了两个对头尾的操作：

E pollFirst(); //返回并删除第一个元素E pollLast(); //返回并删除最后一个元素

此外，NavigableSet还有如下方法，以方便逆序访问：

NavigableSet
     
       descendingSet();Iterator
      
        descendingIterator();
      
     

我们来看一段简单的示例代码，以增强直观感受，输出用注释说明：

NavigableSet
     
       set = new TreeSet
      
       ();set.addAll(Arrays.asList(new String[]{    "c", "a", "b", "d","f"    }));System.out.println(set.floor("a")); //aSystem.out.println(set.lower("b")); //aSystem.out.println(set.ceiling("d"));//dSystem.out.println(set.higher("c"));//dSystem.out.println(set.subSet("b", true, "d", true)); //[b, c, d]System.out.println(set.pollFirst()); //aSystem.out.println(set.pollLast()); //fSystem.out.println(set.descendingSet()); //[d, c, b]
      
     

其他构造方法

TreeSet的其他构造方法为：

public TreeSet(Collection
      c)public TreeSet(SortedSet
     
       s)TreeSet(NavigableMap
      
        m)
      
     

前两个都是以一个已有的集合为参数，将其中的所有元素添加到当前TreeSet，区别在于，在第一个中，比较器为null，假定元素实现了Comparable接口，而第二个中，比较器设为和参数SortedSet中的一样。

第三个不是public的，是内部用的。

基本实现原理

介绍过，HashSet是基于HashMap实现的，元素就是HashMap中的键，值是一个固定的值，TreeSet是类似的，它是基于TreeMap实现的，我们具体来看一下代码，先看其内部组成。

内部组成

TreeSet的内部有如下成员：

private transient NavigableMap
     
       m;private static final Object PRESENT = new Object();
     

m就是背后的那个TreeMap，这里用的是更为通用的接口类型NavigableMap，PRESENT就是那个固定的共享值。

TreeSet的方法实现主要就是调用m的方法，我们具体来看下。

构造方法

几个构造方法的代码为：

TreeSet(NavigableMap
     
       m) {    this.m = m;}public TreeSet() {    this(new TreeMap
      
       ());}public TreeSet(Comparator
        comparator) {    this(new TreeMap<>(comparator));}public TreeSet(Collection
        c) {    this();    addAll(c);}public TreeSet(SortedSet
       
         s) {    this(s.comparator());    addAll(s);}
       
      
     

代码都比较简单，就不解释了。

添加元素

add方法的代码为：

public boolean add(E e) {    return m.put(e, PRESENT)==null;}

就是调用map的put方法，元素e用作键，值就是固定值PRESENT，put返回null表示原来没有对应的键，添加成功了。

检查是否包含元素

代码为：

public boolean contains(Object o) {    return m.containsKey(o);}

就是检查map中是否包含对应的键。

删除元素

代码为：

public boolean remove(Object o) {    return m.remove(o)==PRESENT;}

就是调用map的remove方法，返回值为PRESENT表示原来有对应的键且删除成功了。

子集视图

subSet方法的代码：

public NavigableSet
     
       subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,                              E toElement,   boolean toInclusive) {    return new TreeSet<>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,                                   toElement,   toInclusive));}
     

先调用subMap方法获取NavigatebleMap的子集，然后调用内部的TreeSet构造方法。

头尾操作

代码为：

public E first() {    return m.firstKey();}public E last() {    return m.lastKey();} public E pollFirst() {    Map.Entry
     
       e = m.pollFirstEntry();    return (e == null) ? null : e.getKey();}public E pollLast() {    Map.Entry
      
        e = m.pollLastEntry();    return (e == null) ? null : e.getKey();}
      
     

代码都比较简单，就不解释了。

逆序遍历

代码为：

public Iterator
     
       descendingIterator() {    return m.descendingKeySet().iterator();}public NavigableSet
      
        descendingSet() {    return new TreeSet<>(m.descendingMap());}
      
     

也很简单。

实现原理小结

TreeSet的实现代码都比较简单，主要就是调用内部NavigatableMap的方法。

TreeSet特点分析

与HashSet相比，TreeSet同样实现了Set接口，但内部基于TreeMap实现，而TreeMap基于大致平衡的排序二叉树 - 红黑树，这决定了它有如下特点：

• 没有重复元素
• 添加、删除元素、判断元素是否存在，效率比较高，为O(log2(N))，N为元素个数。
• 有序，TreeSet同样实现了SortedSet和NavigatableSet接口，可以方便的根据顺序进行查找和操作，如第一个、最后一个、某一取值范围、某一值的邻近元素等。
• 为了有序，TreeSet要求元素实现Comparable接口或通过构造方法提供一个Comparator对象。

小结

本节介绍了TreeSet的用法和实现原理，在用法方面，它实现了Set接口，但有序，同样实现了SortedSet和NavigatableSet接口，在内部实现上，它使用了TreeMap，代码比较简单。

至此，我们已经介绍完了Java中主要常见的容器接口和实现类，接口主要有队列(Queue)，双端队列(Deque)，列表(List)，Map和Set，实现类有ArrayList, LinkedList, HashMap, TreeMap, HashSet和TreeSet。

关于接口Queue, Deque, Map和Set，Java容器类中还有其他一些实现类，它们各有特点，让我们在接下来的几节中继续探索。

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