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Java集合框架总结:TreeSet类的排序问题

2014年05月17日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5375字 ⁄ 字号 评论关闭

TreeSet支持两种排序方法:自然排序和定制排序。TreeSet默认采用自然排序。

1、自然排序

TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系,然后将集合元素按升序排列,这种方式就是自然排序。(比较的前提:两个对象的类型相同)。

java提供了一个Comparable接口,该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法,该方法返回一个整数值,实现该接口的类必须实现该方法,实现了该接口的类的对象就可以比较大小。当一个对象调用该方法与另一个对象进行比较,例如obj1.comparTo(obj2),如果该方法返回0,则表明这两个对象相等;如果返回一个正整数,则表明obj1大于obj2;如果该方 法返回一个负整数,则表明obj1小于obj2

java常用类实现Comparable接口,并提供了比较大小的标准。实现Comparable接口的常用类:

BigDecimalBigInteger以及所有数值型对应包装类:按它们对应的数值的大小进行比较。

Character:按字符的UNICODE值进行比较。

Booleantrue对应的包装类实例大于false对应的包装类实例。

String:按字符串中字符的UNICODE值进行比较。

DateTime:后面的时间、日期比前面的时间、日期大。

如果试图把一个对象添加进TreeSet时,则该对象的类必须实现Comparable接口。如下程序则会报错:

package cn.com.fxr.test;


class Err {}


public class TestTreeSetError {

    public static void main(String[] args) {

        TreeSet<Err> ts new TreeSet<Err>();

        

        //向TreeSet集合中添加两个Err对象

        ts.add(new Err());

        ts.add(new Err());

    }

}

运行后:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException:

     cn.com.fxr.test.Err cannot be cast to java.lang.Comparable

at java.util.TreeMap.compare(TreeMap.java:1188)

at java.util.TreeMap.put(TreeMap.java:531)

at java.util.TreeSet.add(TreeSet.java:255)

at cn.com.fxr.test.TestTreeSetError.main(TestTreeSetError.java:14)

 

说明:

上面程序试图向TreeSet集合中添加2Err对象,添加第一个对象时,TreeSet里没有任何元素,所以没有问题;当添加第二个Err对象 时,TreeSet就会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中其他元素进行比较——如果对应的类没有实现Comparable接口,则会引发ClassCastException异常。而且当试图从TreeSet中取出元素第一个元素时,依然会引发ClassCastException异常。

当采用compareTo(Object obj)方法比较对象时,都需要将被比较对象obj强制类型转换成相同类型,因为只有相同类的两个实例才能比较大小。即向TreeSet中添加的应该是同 一个类的对象,否则会引发ClassCastException异常。例如,当向TreeSet中添加一个字符串对象,这个操作完全正常。当添加第二个 Date对象时,TreeSet就好调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中其他元素进行比较,则此时程序会引发异常。

在实际编程中,程序员可以定义自己的类向TreeSet中添加多种类型的对象,前提是用户自定义类实现了Comparable接口,实现该接口时在 实现compareTo(Object obj)方法时没有进行强制类型转换。但当操作TreeSet里的集合数据时,不同类型的元素依然会发生ClassCastExceptio异常。(认真阅读下就会明白)

当把一个对象加入TreeSet集合中时,TreeSet调用该对象的compareTo(Object obj)方法与容器中的其他对象比较大小,然后根据红黑树算法决定它的存储位置。如果两个对象通过compareTo(Object obj)比较相等,TreeSet即认为它们存储同一位置。

对于TreeSet集合而言,它判断两个对象不相等的标准是:两个对象通过equals方法比较返回false,或通过compareToObject obj)比较没有返回0——即使两个对象时同一个对象,TreeSet也会把它们当成两个对象进行处理。

如下程序所示:

package cn.com.fxr.test;

import java.util.TreeSet;

public class TestTreeSet {

    public static void main(String[] args) {

        TreeSet ts new TreeSet();

        

        z1 new Z(6);

        ts.add(z1);

        System.out.println(ts.add(z1));

        

        //下面输出set集合,将看到有2个元素 

        System.out.println(ts);

        //修改set集合的第一个元素的age属性 

        ((Z)(ts.first())).age 9;

        //输出set集合的最后一个元素的age属性,将看到也变成了9 

        System.out.println(((Z)(ts.last())).age);

    }

}

 

//Z类,重写了equals方法,总是返回false, 

//重写了compareTo(Object obj)方法,总是返回正整数 

class implements Comparable 

    int age

 

    public Z(int age) 

        this.age age; 

    } 

 

    public boolean equals(Object obj) 

        return false

    } 

 

    public int compareTo(Object obj) 

        return 1; 

    } 

}

 

运行结果:

true

[cn.com.fxr.test.Z@811c88, cn.com.fxr.test.Z@811c88]

9

说明:

程序中把同一个对象添加了两次,因为z1对象的equals()方法总是返回false,而且compareTo(Object obj)方法总是返回1。这样TreeSet会认为z1对象和它自己也不相同,因此TreeSet中添加两个z1对象。而TreeSet对象保存的两个元 素实际上是同一个元素。所以当修改TreeSet集合里第一个元素的age属性后,该TreeSet集合里最后一个元素的age属性也随之改变了。

总结:

当需要把一个对象放入TreeSet中时,重写该对象对应类的equals()方法时,应保证该方法与 compareTo(Object obj)方法有一致结果,其规则是:如果两个对象通过equals方法比较返回true时,这两个对象通过compareToObject obj)方法比较应返回0

如果两个对象通过equals方法比较返回true,但这两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较不返回0时,这将导致TreeSet将会把这两个对象保存在不同位置,从而两个对象都可以添加成功,这与Set集合的规则有点出入。

如果两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较返回0时,但它们通过equals方法比较返回false时将更麻烦:因为两个对象通过compareToObject obj)方法比较相等,TreeSet将试图把它们保存在同一个位置,但实际上又不行(否则将只剩下一个对象),所以处理起来比较麻烦。

如果向TreeSet中添加一个可变对象后,并且后面程序修改了该可变对象的属性,导致它与其他对象的大小顺序发生改变,但TreeSet不会再次调整它们的顺序,甚至可能导致TreeSet中保存这两个对象,它们通过equals方法比较返回truecompareToObject obj)方法比较返回0.

如下程序所示:

package cn.com.fxr.test;

 

import java.util.HashSet;

import java.util.Iterator;

 

class 

    int count;

    public R(int count) {

        this.count count; 

    }

 

    public String toString() 

        return "R(count属性:" count ")"

    }

 

    public boolean equals(Object obj) 

        if (obj instanceof R) 

            R (R)obj; 

            if (r.count == this.count

                return true;

            }

        } 

        return false;

    } 

 

    public int hashCode() 

        return this.count

    } 

 

public class TestHashSet 

    public static void main(String[] args) 

        HashSet hs new HashSet(); 

        hs.add(new R(5))

        hs.add(new R(-3))

        hs.add(new R(9))

        hs.add(new R(-2))

 

        //打印TreeSet集合,集合元素是有序排列的 

        System.out.println(hs); 

        //取出第一个元素 

        Iterator it hs.iterator(); 

        R first (R)it.next(); 

        //为第一个元素的count属性赋值 

        first.count -3; 

        //再次输出count将看到TreeSet里的元素处于无序状态 

        System.out.println(hs); 

        hs.remove(new R(-3)); 

        System.out.println(hs); 

        //输出false 

        System.out.println("hs是否包含count为-3的R对象?" 

                hs.contains(new R(-3))); 

        //输出false 

        System.out.println("hs是否包含count为5的R对象?" 

                hs.contains(new R(5))); 

    } 

}

 

运行结果:

[R(count属性:5), R(count属性:9), R(count属性:-3), R(count属性:-2)]

[R(count属性:-3), R(count属性:9), R(count属性:-3), R(count属性:-2)]

[R(count属性:-3), R(count属性:9), R(count属性:-2)]

hs是否包含count-3R对象?false

hs是否包含count5R对象?false

说明:

上面程序中的R对象是一个正常重写了equals方法和comparable方法类,这两个方法都以R对象的count属性作为判断的依据。可以看 到程序第一次输出的结果是有序排列的。当改变R对象的count属性,程序的输出结果也发生了改变,而且包含了重

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