java基礎(chǔ)之TreeMap實(shí)現(xiàn)類全面詳解
更新時間：2023年12月10日 15:24:24 作者：bug生產(chǎn)者
這篇文章主要為大家介紹了java基礎(chǔ)之TreeMap實(shí)現(xiàn)類全面詳解,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪
TreeMap詳解
TreeMap是Map接口的一個實(shí)現(xiàn)類，底層基于紅黑樹的實(shí)現(xiàn)，按照key的順序存儲
從繼承結(jié)構(gòu)可以看到TreeMap除了繼承了AbstractMap類，還實(shí)現(xiàn)了NavigableMap接口，而NavigableMap接口是繼承自SortedMap接口的，所以TreeMap是可以進(jìn)行排序的
關(guān)鍵變量
// 比較器，根據(jù)比較器來決定TreeMap的排序，如果為空，按照key做自然排序(最小的在根節(jié)點(diǎn))
private final Comparator<? super K> comparator;
// 根節(jié)點(diǎn)
private transient Entry<K,V> root;
/**
* The number of entries in the tree
* 樹的大小
*/
private transient int size = 0;
/**
* The number of structural modifications to the tree.
* 修改次數(shù)
*/
private transient int modCount = 0;
// Entry為TreeMap的內(nèi)部類
static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
K key;
V value;
Entry<K,V> left;
Entry<K,V> right;
Entry<K,V> parent;
boolean color = BLACK;
}構(gòu)造函數(shù)
// 默認(rèn)空參構(gòu)造器，比較器設(shè)置為空
public TreeMap() {
comparator = null;
}
// 提供比較器
public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
this.comparator = comparator;
}
public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
comparator = null;
putAll(m);
}
public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
comparator = m.comparator();
try {
buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
} catch (java.io.IOException cannotHappen) {
} catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
}
}get方法
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);
// 從這里可以看出TreeMap的key不可以為null
if (key == null)
throw new NullPointerException();
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
// 獲取根節(jié)點(diǎn)
Entry<K,V> p = root;
while (p != null) {
// 判斷是根節(jié)點(diǎn)的左子樹還是右子樹
int cmp = k.compareTo(p.key);
if (cmp < 0)
p = p.left;
else if (cmp > 0)
p = p.right;
else
return p;
}
return null;
}put方法
public V put(K key, V value) {
Entry<K,V> t = root;
// 根節(jié)點(diǎn)為null，表示這是第一個元素
if (t == null) {
// 主要是為了確保key是可排序的類，以及key不能為null
compare(key, key); // type (and possibly null) check
// 第三個參數(shù)為父節(jié)點(diǎn)的entry，根節(jié)點(diǎn)沒有父節(jié)點(diǎn)，所以為null
root = new Entry<>(key, value, null);
size = 1;
modCount++;
return null;
}
int cmp;
Entry<K,V> parent;
// split comparator and comparable paths
Comparator<? super K> cpr = comparator;
// 存在比較器的情況
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);
}
// 不存在比較器，進(jìn)行自然排序
else {
// key不能為null
if (key == null)
throw new NullPointerException();
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
// do...while是為了找到該key所要存放的位置(找到父節(jié)點(diǎn))
do {
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);
// 比父節(jié)點(diǎn)小，是左子樹
if (cmp < 0)
parent.left = e;
else
parent.right = e;
// 插入之后還要進(jìn)行平衡操作
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
return null;
}
private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) {
x.color = RED;
while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {
if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {
Entry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));
if (colorOf(y) == RED) {
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(y, BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
x = parentOf(parentOf(x));
} else {
if (x == rightOf(parentOf(x))) {
x = parentOf(x);
rotateLeft(x);
}
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
rotateRight(parentOf(parentOf(x)));
}
} else {
Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));
if (colorOf(y) == RED) {
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(y, BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
x = parentOf(parentOf(x));
} else {
if (x == leftOf(parentOf(x))) {
x = parentOf(x);
rotateRight(x);
}
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
}
}
}
root.color = BLACK;
}remove方法
public V remove(Object key) {
// 獲取到該key對應(yīng)的節(jié)點(diǎn) 和get相同
Entry<K,V> p = getEntry(key);
if (p == null)
return null;
V oldValue = p.value;
deleteEntry(p);
return oldValue;
}
private void deleteEntry(Entry<K,V> p) {
modCount++;
size--;
// If strictly internal, copy successor's element to p and then make p
// point to successor.
// 存在兩個子樹(左子樹和右子樹)
if (p.left != null && p.right != null) {
// 找到與p數(shù)值最接近的節(jié)點(diǎn)(即右子樹的最左葉子節(jié)點(diǎn))
Entry<K,V> s = successor(p);
p.key = s.key;
p.value = s.value;
p = s;
} // p has 2 children
// Start fixup at replacement node, if it exists.
// 找到所要替代的節(jié)點(diǎn)
Entry<K,V> replacement = (p.left != null ? p.left : p.right);
if (replacement != null) {
// Link replacement to parent
// 替換節(jié)點(diǎn)
replacement.parent = p.parent;
if (p.parent == null)
root = replacement;
else if (p == p.parent.left)
p.parent.left = replacement;
else
p.parent.right = replacement;
// Null out links so they are OK to use by fixAfterDeletion.
p.left = p.right = p.parent = null;
// Fix replacement
// 刪除的節(jié)點(diǎn)為黑色節(jié)點(diǎn)，需要進(jìn)行平衡
if (p.color == BLACK)
fixAfterDeletion(replacement);
}
// 此時replacement為null(表明 p沒有左子樹也沒有右子樹)，如果p沒有父節(jié)點(diǎn)，表明該樹只有一個根節(jié)點(diǎn)
else if (p.parent == null) { // return if we are the only node.
root = null;
}
// 此時replacement為null(表明 p沒有左子樹也沒有右子樹)，表明該節(jié)點(diǎn)為葉子節(jié)點(diǎn)
else { // No children. Use self as phantom replacement and unlink.
// 刪除的節(jié)點(diǎn)為黑色節(jié)點(diǎn)，需要進(jìn)行平衡
if (p.color == BLACK)
fixAfterDeletion(p);
// 將p從樹中移除
if (p.parent != null) {
if (p == p.parent.left)
p.parent.left = null;
else if (p == p.parent.right)
p.parent.right = null;
p.parent = null;
}
}
}
static <K,V> TreeMap.Entry<K,V> successor(Entry<K,V> t) {
if (t == null)
return null;
else if (t.right != null) {
// 右節(jié)點(diǎn)不為null，找到后繼節(jié)點(diǎn)(即右子樹的左葉子節(jié)點(diǎn))
Entry<K,V> p = t.right;
while (p.left != null)
p = p.left;
return p;
} else {
Entry<K,V> p = t.parent;
Entry<K,V> ch = t;
while (p != null && ch == p.right) {
ch = p;
p = p.parent;
}
return p;
}
}
private void fixAfterDeletion(Entry<K,V> x) {
while (x != root && colorOf(x) == BLACK) {
if (x == leftOf(parentOf(x))) {
Entry<K,V> sib = rightOf(parentOf(x));
if (colorOf(sib) == RED) {
setColor(sib, BLACK);
setColor(parentOf(x), RED);
rotateLeft(parentOf(x));
sib = rightOf(parentOf(x));
}
if (colorOf(leftOf(sib)) == BLACK &&
colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
setColor(sib, RED);
x = parentOf(x);
} else {
if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
setColor(leftOf(sib), BLACK);
setColor(sib, RED);
rotateRight(sib);
sib = rightOf(parentOf(x));
}
setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(rightOf(sib), BLACK);
rotateLeft(parentOf(x));
x = root;
}
} else { // symmetric
Entry<K,V> sib = leftOf(parentOf(x));
if (colorOf(sib) == RED) {
setColor(sib, BLACK);
setColor(parentOf(x), RED);
rotateRight(parentOf(x));
sib = leftOf(parentOf(x));
}
if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK &&
colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
setColor(sib, RED);
x = parentOf(x);
} else {
if (colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
setColor(rightOf(sib), BLACK);
setColor(sib, RED);
rotateLeft(sib);
sib = leftOf(parentOf(x));
}
setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
setColor(parentOf(x), BLACK);
setColor(leftOf(sib), BLACK);
rotateRight(parentOf(x));
x = root;
}
}
}
setColor(x, BLACK);
}以上就是java基礎(chǔ)之TreeMap實(shí)現(xiàn)類全面詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java TreeMap實(shí)現(xiàn)類的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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