Java_TreeSet_自定义排序与练习题

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。

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:

  • BigDecimal、BigIneger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。
  • Boolean:true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。
  • Date、Time:后面的时间、日期比前面的时间、日期大。

    注意: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:

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import java.util.TreeSet;
class Err {
}
public class TestTreeSetError {
public static void main(String[] args) {
TreeSet ts = new TreeSet();
// 向TreeSet集合中添加两个Err对象
ts.add(new Err());
ts.add(new Err());
}
}

说明:
上面程序试图向TreeSet集合中添加2个Err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compareTo(Object 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:

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import java.util.TreeSet;
//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 Z 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;
}
}
public class TestTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet set = new TreeSet();
Z z1 = new Z(6);
set.add(z1);
System.out.println(set.add(z1));
// 下面输出set集合,将看到有2个元素
System.out.println(set);
// 修改set集合的第一个元素的age属性
((Z) (set.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) (set.last())).age);
}
}

程序运行结果:
程序运行结果
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compareTo(Object 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compareTo(Object 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true,compareTo(Object obj)方法比较返回0.
如下程序所示:

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import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
class R {
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 = (R) obj;
if (r.count == this.count) {
return true;
}
}
return false;
}
public int hashCode() {
return this.count;
}
}
public class TestHashSet2 {
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)));
}
}

程序运行结果:
程序运行结果

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,而且包含了重复元素。一旦改变了TreeSet集合里可变元素的属性,当再视图删除该对象时,TreeSet也会删除失败(甚至集合中原有的、属性没被修改,但与修改后元素相等的元素也无法删除),所以删除 count
为-2的R对象时,没有任何元素被删除;程序可以删除count为5的R对象,这表明TreeSet可以删除没有被修改属性、且不与其他被修改属性的对象重复的对象。

总结:与HashSet在处理这些对象时将非常复杂,而且容易出错。为了让程序更具健壮,推荐HashSet和TreeSet集合中只放入不可变对象。

定制排序

TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小,TreeSet将他们以升序排列。如果需要实现定制排序,例如降序,则可以使用Comparator接口。该接口里包含一个int compare(T o1, T o2)方法,该方法用于比较o1和o2的大小。
如果需要实现定制排序,则需要在创建TreeSet集合对象时,并提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联,由该Comparator对象负责集合元素的排序逻辑。
如下程序所示:

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import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
class M {
int age;
public M(int age) {
this.age = age;
}
public String toString() {
return "M对象(age:" + age + ")";
}
}
public class TestTreeSet3 {
public static void main(String[] args) {
TreeSet ts = new TreeSet(new Comparator() {
public int compare(Object o1, Object o2) {
M m1 = (M) o1;
M m2 = (M) o2;
if (m1.age > m2.age) {
return -1;
} else if (m1.age == m2.age) {
return 0;
} else {
return 1;
}
}
});
ts.add(new M(5));
ts.add(new M(-3));
ts.add(new M(9));
System.out.println(ts);
}
}

程序运行结果:
程序运行结果

说明:
上面程序中创建了一个Comparator接口的匿名内部类对象,该对象负责ts集合的排序。所以当我们把M对象添加到ts集合中时,无须M类实现 Comparable接口,因为此时TreeSet无须通过M对象来比较大小,而是由与TreeSet关联的Comparator对象来负责集合元素的排序。使用定制排序时,TreeSet对集合元素排序时不管集合元素本身的大小,而是由Comparator对象负责集合元素的排序规则。

题目一:

(Set,Comparable 接口)在前面的Worker 类基础上,为Worker 类添加相应的代码, 使得Worker 对象能正确放入TreeSet 中。并编写相应的测试代码。
注:比较时,先比较工人年龄大小,年龄小的排在前面。
如果两个工人年龄相同,则再 比较其收入,收入少的排前面。
如果年龄和收入都相同,则根据字典顺序比较工人姓名。
例 如:有三个工人,基本信息如下:
姓名 年龄 工资
zhang3 18 1500
li4 18 1500
wang5 18 1600
zhao6 17 2000

放入TreeSet 排序后结果为: zhao6 li4 zhang3 wang5
方法一,实现Comparable接口,重写compareTo接口。

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import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
* 方法一,实现Comparable接口,重写compareTo接口。
*
* @author HongWeiPC
*
*/
class Worker implements Comparable<Worker> {
private String name;
private int age;
private int money;
public Worker(String name, int age, int money) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.money = money;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getMoney() {
return money;
}
public void setMoney(int money) {
this.money = money;
}
@Override
public int compareTo(Worker o) {
if (this.getAge() == o.getAge()) {
if (this.getMoney() == o.getMoney()) {
return this.getName().compareTo(o.getName());
} else
return (this.getMoney() - o.getMoney());
} else {
return (this.getAge() - o.getAge());
}
}
public String toString() {
return "Worker [name=" + name + ", age=" + age + ", money=" + money + "]";
}
}
public class Zuoye0520_1 {
public static void main(String[] args) {
Worker w1 = new Worker("zhang3", 18, 1500);
Worker w2 = new Worker("li4", 18, 1500);
Worker w3 = new Worker("wang5", 18, 1600);
Worker w4 = new Worker("zhao6", 17, 2000);
TreeSet<Worker> treeSet = new TreeSet<Worker>();
treeSet.add(w1);
treeSet.add(w2);
treeSet.add(w3);
treeSet.add(w4);
//使用迭代器输出集合内容
Iterator<Worker> i = treeSet.iterator();
while (i.hasNext()) {
System.out.println(i.next());
}
}
}

方法二,实现Comparator接口,重写compare方法。

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import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
* 方法二,实现Comparator接口,重写compare方法。
*
* @author HongWeiPC
*
*/
class Worker2 {
private String name;
private int age;
private int money;
public Worker2(String name, int age, int money) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
this.money = money;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public int getMoney() {
return money;
}
public void setMoney(int money) {
this.money = money;
}
public String toString() {
return "Worker [name=" + name + ", age=" + age + ", money=" + money + "]";
}
}
public class Zuoye0520_2 {
public static void main(String[] args) {
Worker2 w1 = new Worker2("zhang3", 18, 1500);
Worker2 w2 = new Worker2("li4", 18, 1500);
Worker2 w3 = new Worker2("wang5", 18, 1600);
Worker2 w4 = new Worker2("zhao6", 17, 2000);
TreeSet<Worker2> treeSet = new TreeSet<Worker2>(new MyComparator2());
treeSet.add(w1);
treeSet.add(w2);
treeSet.add(w3);
treeSet.add(w4);
// 使用迭代器输出集合内容
Iterator<Worker2> i2 = treeSet.iterator();
while (i2.hasNext()) {
System.out.println(i2.next());
}
}
}
class MyComparator2 implements Comparator {
public int compare(Object o1, Object o2) {
Worker2 w1 = (Worker2) o1;
Worker2 w2 = (Worker2) o2;
if (w1.getAge() == w2.getAge()) {
if (w1.getMoney() == w2.getMoney()) {
return w1.getName().compareTo(w2.getName());
} else {
return (w1.getMoney() - w2.getMoney());
}
} else {
return (w1.getAge() - w2.getAge());
}
}
}

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