Java集合框架總結：TreeSet類的排序問題
TreeSet支持兩種排序方法：自然排序和定制排序。TreeSet默認采用自然排序。
1、自然排序
TreeSet會調用集合元素的compareTo(Object obj)方法來比較元素之間大小關系，然后將集合元素按升序排列，這種方式就是自然排序。（比較的前提：兩個對象的類型相同）。
java提供了一個Comparable接口，該接口里定義了一個compareTo(Object obj)方法，該方法返回一個整數值，實現該接口的類必須實現該方法，實現了該接口的類的對象就可以比較大小。當一個對象調用該方法與另一個對象進行比較，例如obj1.comparTo(obj2),如果該方法返回0，則表明這兩個對象相等；如果返回一個正整數，則表明obj1大于obj2；如果該方法返回一個負整數，則表明obj1小于obj2.
java常用類實現Comparable接口，并提供了比較大小的標準。實現Comparable接口的常用類：
- BigDecimal、BigIneger以及所有數值型對應包裝類：按它們對應的數值的大小進行比較。
- Character：按字符的UNICODE值進行比較。
- Boolean：true對應的包裝類實例大于false對應的包裝類實例。
- String：按字符串中字符的UNICODE值進行比較。
- Date、Time：后面的時間、日期比前面的時間、日期大。
如果試圖把一個對象添加進TreeSet時，則該對象的類必須實現Comparable接口。
如下程序則會報錯：
- class Err
- {
- }
- public class TestTreeSetError
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- TreeSet ts = new TreeSet();
- //向TreeSet集合中添加兩個Err對象
- ts.add(new Err());
- ts.add(new Err());
- }
- }
說明：
上面程序試圖向TreeSet集合中添加2個Err對象，添加第一個對象時，TreeSet里沒有任何元素，所以沒有問題；當添加第二個Err對象時，TreeSet就會調用該對象的compareTo(Object obj)方法與集合中其他元素進行比較——如果對應的類沒有實現Comparable接口，則會引發ClassCastException異常。而且當試圖從TreeSet中取出元素第一個元素時，依然會引發ClassCastException異常。
當采用compareTo(Object obj)方法比較對象時，都需要將被比較對象obj強制類型轉換成相同類型，因為只有相同類的兩個實例才能比較大小。即向TreeSet中添加的應該是同一個類的對象，否則會引發ClassCastException異常。例如，當向TreeSet中添加一個字符串對象，這個操作完全正常。當添加第二個Date對象時，TreeSet就好調用該對象的compareTo(Object obj)方法與集合中其他元素進行比較，則此時程序會引發異常。
在實際編程中，程序員可以定義自己的類向TreeSet中添加多種類型的對象，前提是用戶自定義類實現了Comparable接口，實現該接口時在實現compareTo(Object obj)方法時沒有進行強制類型轉換。但當操作TreeSet里的集合數據時，不同類型的元素依然會發生ClassCastExceptio異常。（認真閱讀下就會明白)
當把一個對象加入TreeSet集合中時，TreeSet調用該對象的compareTo(Object obj)方法與容器中的其他對象比較大小，然后根據紅黑樹算法決定它的存儲位置。如果兩個對象通過compareTo(Object obj)比較相等，TreeSet即認為它們存儲同一位置。
對于TreeSet集合而言，它判斷兩個對象不相等的標準是：兩個對象通過equals方法比較返回false，或通過compareTo（Object obj）比較沒有返回0——即使兩個對象時同一個對象，TreeSet也會把它們當成兩個對象進行處理。
如下程序所示：
- //Z類，重寫了equals方法，總是返回false，
- //重寫了compareTo(Object obj)方法，總是返回正整數
- 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));
- //下面輸出set集合，將看到有2個元素
- System.out.println(set);
- //修改set集合的第一個元素的age屬性
- ((Z)(set.first())).age = 9;
- //輸出set集合的最后一個元素的age屬性，將看到也變成了9
- System.out.println(((Z)(set.last())).age);
- }
- }
程序運行結果：
true [TreeSet.Z@1fb8ee3, TreeSet.Z@1fb8ee3] 9
說明：
程序中把同一個對象添加了兩次，因為z1對象的equals()方法總是返回false，而且compareTo(Object obj)方法總是返回1。這樣TreeSet會認為z1對象和它自己也不相同，因此TreeSet中添加兩個z1對象。而TreeSet對象保存的兩個元素實際上是同一個元素。所以當修改TreeSet集合里第一個元素的age屬性后，該TreeSet集合里最后一個元素的age屬性也隨之改變了。
總結：當需要把一個對象放入TreeSet中時，重寫該對象對應類的equals()方法時，應保證該方法與compareTo(Object obj)方法有一致結果，其規則是：如果兩個對象通過equals方法比較返回true時，這兩個對象通過compareTo（Object obj）方法比較應返回0。
如果兩個對象通過equals方法比較返回true，但這兩個對象通過compareTo(Object obj)方法比較不返回0時，這將導致TreeSet將會把這兩個對象保存在不同位置，從而兩個對象都可以添加成功，這與Set集合的規則有點出入。
如果兩個對象通過compareTo(Object obj)方法比較返回0時，但它們通過equals方法比較返回false時將更麻煩：因為兩個對象通過compareTo（Object obj）方法比較相等，TreeSet將試圖把它們保存在同一個位置，但實際上又不行（否則將只剩下一個對象），所以處理起來比較麻煩。
如果向TreeSet中添加一個可變對象后，并且后面程序修改了該可變對象的屬性，導致它與其他對象的大小順序發生改變，但TreeSet不會再次調整它們的順序，甚至可能導致TreeSet中保存這兩個對象，它們通過equals方法比較返回true，compareTo（Object obj）方法比較返回0.
如下程序所示：
- class R
- {
- int count;
- public R(int count)
- {
- this.count = count;
- }
- public String toString()
- {
- return "R(count屬性:" + 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);
- //取出第一個元素
- Iterator it = hs.iterator();
- R first = (R)it.next();
- //為第一個元素的count屬性賦值
- first.count = -3;
- //再次輸出count將看到TreeSet里的元素處于無序狀態
- System.out.println(hs);
- hs.remove(new R(-3));
- System.out.println(hs);
- //輸出false
- System.out.println("hs是否包含count為-3的R對象？" + hs.contains(new R(-3)));
- //輸出false
- System.out.println("hs是否包含count為5的R對象？" + hs.contains(new R(5)));
- }
- }
程序運行結果：
| [R(count屬性:-3), R(count屬性:-2), R(count屬性:5), R(count屬性:9)] [R(count屬性:20), R(count屬性:-2), R(count屬性:5), R(count屬性:-2)] [R(count屬性:20), R(count屬性:-2), R(count屬性:5), R(count屬性:-2)] [R(count屬性:20), R(count屬性:-2), R(count屬性:-2)] |
說明：
上面程序中的R對象是一個正常重寫了equals方法和comparable方法類，這兩個方法都以R對象的count屬性作為判斷的依據。可以看到程序第一次輸出的結果是有序排列的。當改變R對象的count屬性，程序的輸出結果也發生了改變，而且包含了重復元素。一旦改變了TreeSet集合里可變元素的屬性，當再視圖刪除該對象時，TreeSet也會刪除失敗（甚至集合中原有的、屬性沒被修改，但與修改后元素相等的元素也無法刪除），所以刪除count
為-2的R對象時，沒有任何元素被刪除；程序可以刪除count為5的R對象，這表明TreeSet可以刪除沒有被修改屬性、且不與其他被修改屬性的對象重復的對象。
總結：與HashSet在處理這些對象時將非常復雜，而且容易出錯。為了讓程序更具健壯，推薦HashSet和TreeSet集合中只放入不可變對象。
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2、定制排序
TreeSet的自然排序是根據集合元素的大小，TreeSet將他們以升序排列。如果需要實現定制排序，例如降序，則可以使用Comparator接口。該接口里包含一個int compare（T o1， T o2）方法，該方法用于比較o1和o2的大小。
如果需要實現定制排序，則需要在創建TreeSet集合對象時，并提供一個Comparator對象與該TreeSet集合關聯，由該Comparator對象負責集合元素的排序邏輯。
如下程序所示：
- class M {
- int age;
- public M(int age) {
- this.age = age;
- }
- public String toString() {
- return "M對象（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);
- }
- }
程序運行結果：
| [M對象（age：9), M對象（age：5), M對象（age：-3)] |
說明：
上面程序中創建了一個Comparator接口的匿名內部類對象，該對象負責ts集合的排序。所以當我們把M對象添加到ts集合中時，無須M類實現Comparable接口，因為此時TreeSet無須通過M對象來比較大小，而是由與TreeSet關聯的Comparator對象來負責集合元素的排序。使用定制排序時，TreeSet對集合元素排序時不管集合元素本身的大小，而是由Comparator對象負責集合元素的排序規則。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/zhxxcq/archive/2012/04/09/2439056.html
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