介绍

TreeMap 是 Java 中基于 红黑树（自平衡二叉查找树） 实现的 Map 接口实现类，其核心特点是键（key）有序，支持高效的插入、查询和删除操作（时间复杂度均为 O(log n)）。以下是 TreeMap 的详细用法：

一、基本特性

1. 键的有序性：默认按键的自然排序（实现 Comparable 接口），或通过 Comparator 自定义排序规则。
2. 无重复键：键唯一，若插入重复键，新值会覆盖旧值。
3. 非同步：线程不安全，多线程环境需手动同步（如使用 Collections.synchronizedMap()）。
4. null 键处理：
   • 自然排序时，键不能为 null（会抛出 NullPointerException）。
   • 自定义 Comparator 时，若支持 null 键则可插入（需在比较器中处理 null）。

二、初始化与基本操作

1. 初始化

import java.util.TreeMap;
import java.util.Comparator;

public class TreeMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 默认构造：按键的自然排序（键需实现 Comparable）
        TreeMap<Integer, String> treeMap1 = new TreeMap<>();

        // 2. 自定义排序：通过 Comparator 实现（例：整数降序）
        TreeMap<Integer, String> treeMap2 = new TreeMap<>(Comparator.reverseOrder());

        // 3. 基于已有的 Map 初始化
        TreeMap<Integer, String> treeMap3 = new TreeMap<>(treeMap1);
    }
}

2. 常用方法（CRUD）

TreeMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();

// 添加/修改键值对（key 存在则覆盖值）
map.put(3, "C");
map.put(1, "A");
map.put(2, "B");
map.put(3, "C-Update"); // 覆盖 key=3 的值

// 获取值
String value = map.get(2); // 返回 "B"

// 移除键值对
map.remove(1); // 移除 key=1 的条目

// 判断键是否存在
boolean hasKey = map.containsKey(2); // true

// 判断值是否存在
boolean hasValue = map.containsValue("B"); // true

// 获取键的集合（有序）
System.out.println(map.keySet()); // [2, 3]

// 获取值的集合（无序，因值可重复）
System.out.println(map.values()); // [B, C-Update]

// 获取键值对集合（有序）
System.out.println(map.entrySet()); // [2=B, 3=C-Update]

三、有序性相关方法（核心特性）

TreeMap 提供了一系列基于键有序性的特殊方法，方便范围查询和边界操作：

示例：范围查询

TreeMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(2, "B");
map.put(3, "C");
map.put(5, "E");
map.put(7, "G");

// 获取所有键小于 5 的键值对
System.out.println(map.headMap(5)); // {2=B, 3=C}

// 获取键在 [3,7) 之间的键值对
System.out.println(map.subMap(3, 7)); // {3=C, 5=E}

// 获取大于等于 5 的最小键
System.out.println(map.ceilingKey(5)); // 5

四、自定义排序（Comparator）

当键未实现 Comparable，或需要自定义排序规则时，可通过 Comparator 实现。

示例：按字符串长度排序

// 键为 String，按字符串长度升序排序（长度相同则按字典序）
TreeMap<String, Integer> map = new TreeMap<>(
    Comparator.comparingInt(String::length)
        .thenComparing(Comparator.naturalOrder()) // 长度相同则按自然顺序
);

map.put("apple", 5);   // 长度 5
map.put("banana", 6);  // 长度 6
map.put("pear", 4);    // 长度 4
map.put("orange", 6);  // 长度 6（与 banana 长度相同）

// 遍历：按长度升序，长度相同则按字典序
for (var entry : map.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}
// 输出：
// pear: 4
// apple: 5
// banana: 6
// orange: 6

五、遍历方式

TreeMap 的遍历结果按键的排序规则有序输出，常用遍历方式：

1. 遍历键值对（entrySet()）

   for (var entry : map.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + " → " + entry.getValue());
   }
   

2. 遍历键（keySet()）

   for (String key : map.keySet()) {
    System.out.println(key + " → " + map.get(key));
   }
   

3. 迭代器遍历（支持删除）

   var iterator = map.entrySet().iterator();
   while (iterator.hasNext()) {
    var entry = iterator.next();
    if (entry.getValue() < 5) {
        iterator.remove(); // 安全删除
    }
   }
   

六、注意事项

1. 排序一致性：equals() 与 compareTo()/compare() 需保持一致（即若 a.equals(b) 为 true，则 compare(a,b) 必须返回 0），否则可能导致逻辑错误（如 containsKey() 结果不符合预期）。

2. 性能对比：

   • 与 HashMap 相比，TreeMap 插入/查询效率略低（O(log n) vs O(1)），但支持有序操作。
   • 与 LinkedHashMap 相比，TreeMap 的有序性是按键排序，而 LinkedHashMap 是按插入顺序。

3. 线程安全：多线程环境下，可通过 Collections.synchronizedMap(new TreeMap<>()) 包装为同步集合。

总结

TreeMap 适合需要键有序的场景（如字典排序、范围统计、排行榜等），其核心优势在于基于红黑树的高效有序操作。使用时需注意键的排序规则（自然排序或自定义 Comparator），并合理利用范围查询方法提升效率。

原文出处：/show_1GW2AmeyBbJu.html