Java数据结构-TreeMap

- 日理万妓 2022-07-15 05:06 91阅读 0赞

# 内部结构图 #

![这里写图片描述][format_png]  
通常称之为红黑树（平衡二叉树）（红黑树（平衡二叉树）是一种特殊的排序二叉树）

# 实现原理 #

由于红黑树过于复杂，下诉实现原理只是排序二叉树的原理，红黑树以此类似。  
TreeMap内部维护着一个`Entry<K,V>`对象，该对象包含五个属性，

K key;                   调用put方法的时候传的key
    V value;                 调用put方法的时候传的value
    Entry<K,V> left = null;  左节点
    Entry<K,V> right = null; 右节点
    Entry<K,V> parent;       父节点
    boolean color = BLACK;   节点颜色

当我们往TreeMap中put值时，第一个put的值会作为跟节点，往后put的值会拿put的key和根节点的key做比较，如果新key>根key,则拿新key和根节点的右节点做比较，如果小于，则又和左节点做比较，如果等于，则替换节点的值，直到节点为null，就把新的作为此节点，如此反复，就会形成图中的结构。  
关于红黑树：这种排序二叉树在极端情况下（程序员本身插入的key就是有序的）（比如我们插入的key是abcdefg…）的时候，就有可能形成  
![这里写图片描述][format_png 1]  
这种链状引用，这个时候进行检索效率是非常低下的（类似于链状结构检索），所以为了解决这个问题，java中的TreeMap使用的是红黑树结构，红黑树具体实现原理过于复杂，涉及树的旋转之类。本文不诉，具体是当我们插入的是abcdefg这种本身就是有序的，形成的结构不是引用的，而是类似于  
![这里写图片描述][format_png 2]  
这种相对平衡的结构。这样检索的时候就相对较快。

# 特点 #

1.有序，顺序是根据插入的key的顺序来排的。  
2.无法插入null的key  
3.TreeMap通常比HashMap慢一点(树和哈希表的数据结构使然)

# 常用方法源码 #

## put(K key, V value) ##

public V put(K key, V value) { 
            Entry<K,V> t = root;
            if (t == null) { 
                compare(key, key); //检查key不能为null
                root = new Entry<>(key, value, null);//第一次put的时候创建根节点
                size = 1;
                modCount++;
                return null;
            }
            int cmp;
            Entry<K,V> parent;
            Comparator<? super K> cpr = comparator;//程序员自定义的排序
            if (cpr != null) { 
                do { 
                    parent = t;
                    cmp = cpr.compare(key, t.key);
                    if (cmp < 0)
                        t = t.left;
                    else if (cmp > 0)
                        t = t.right;
                    else
                        return t.setValue(value);
                } while (t != null);
            }
            else { 
                if (key == null)
                    throw new NullPointerException();
                Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
                do { //递归比较新key是放入左节点还是右节点
                    parent = t;
                    cmp = k.compareTo(t.key);
                    if (cmp < 0)
                        t = t.left;
                    else if (cmp > 0)
                        t = t.right;
                    else
                        return t.setValue(value);
                } while (t != null);
            }
            Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
            if (cmp < 0)
                parent.left = e;
            else
                parent.right = e;
            fixAfterInsertion(e);//修复红黑树
            size++;
            modCount++;
            return null;
        }

## get(Object key) ##

public V get(Object key) { 
            Entry<K,V> p = getEntry(key);
            return (p==null ? null : p.value);
        }
    
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) { 
            // Offload comparator-based version for sake of performance
            if (comparator != null)
                return getEntryUsingComparator(key);
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
            Entry<K,V> p = root;
            while (p != null) { //递归直到找到对应的元素
                int cmp = k.compareTo(p.key);
                if (cmp < 0)
                    p = p.left;
                else if (cmp > 0)
                    p = p.right;
                else
                    return p;
            }
            return null;
        }

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