【Java】TreeMap 解析前言红黑树在本质上还是二叉查找树，它额外引入 5个约束条件：节点只能是红色或黑色根

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一、前言

红黑树是于 1972 年发明的, 当时称为对称二叉 B 树, 1978 年得到优化, 正式命名为红黑树。

它的主要特征是在每个节点上增加一个属性来表示节点的颜色, 可以是红色, 也可以是黑色。

红黑树在本质上还是二叉查找树，它额外引入 5个约束条件：

节点只能是红色或黑色
根节点必须是黑色
所有 NIL 节点都是黑色的。（NIL，即叶子节点下挂的两个虚节点，树尾端）
一条路径上不能出现相邻的两个红色节点
在任何递归子树内，根节点到叶子节点的所有路径上包含相同数目的黑色节点

Tips：有红必有黑，红红不相连若一个树的左节点或右节点不存在，则均认定为黑色

上述5个约束条件保证了以下操作最坏时间复杂度为 O(log(n))：

新增
删除
查找

1. 红黑树与 `AVL` 树比较

处于业务场景比较:

如果查找次数主导树的更新次数：AVL 树更适合。

AVL 树比红黑树保持更加严格的平衡规则，在 AVL 树中查找通常更快，但这是以更多旋转操作导致更慢的插入和删除为代价的。

如果更新次数主导树的查找次数：红黑树更适合。

而 HashMap 最初是数组和链表，只有在频繁的插入导致冲突之后才会升级为红黑树，因此可以大概率判断HashMap 如果发生了升级则添加和删除应该是比较频繁的，因此红黑树更合适一些。

对红黑树与 AVL 树同时进行以下操作：按顺序依次插入 36、 34、 37、 33、 35、32：

左侧 AVL 树的绝对平衡, 以及右侧红黑树的相对平衡。

2. `TreeMap`

TreeMap 底层是基于红黑树做的数据结构。
TreeMap 是按照 Key 的排序结果来组织内部结构的 Map 类集合, 它改变了 Map 类散乱无序的形象。

在 TreeMap 的接口继承树申, 有两个与众不同的接口 SortedMap 和 NavigableMap：

SortedMap 接口：表示它的 Key 是有序不可重复的, 支持获取头尾 Key-Value 元素, 或者根据 Key 指定范围获取子集合等。

插入的 Key 必须实现 Comparable 或提供额外的比较器 Comparator , 所以 Key 不允许为 null , 但是 Value 可以;

NavigableMap 接口：继承了 SortedMap 接口 , 根据指定的搜索条件返回最匹配的 Key-Value 元素。

不同于 HashMap, TreeMap 并非定要覆写 hashCode 和 equals 方法来达到 Key 去重的目的。

二、自定义排序规则

TreeMap 默认是按照 Key 大小来排序：

先来一个 demo ，看看 TreeMap 排序效果：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new TreeMap<>();
        map.put(2, "牛yyds");
        map.put(1, "哈xswl");
        map.put(10, "牛哇牛哇");
        map.put(4, "牛yyds-1");
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry);
        }
    }
}

输出结果：

1=哈xswl
2=牛yyds
4=牛yyds-1
10=牛哇牛哇

当然可以指定排序规则，倒排 - 从大到小：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new TreeMap<>((o1, o2) -> o2 - o1);
        map.put(2, "牛yyds");
        map.put(1, "哈xswl");
        map.put(10, "牛哇牛哇");
        map.put(4, "牛yyds-1");
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry);
        }
    }
}

输出结果如下：

10=牛哇牛哇
4=牛yyds-1
2=牛yyds
1=哈xswl

【Java】TreeMap 解析

一、前言

1. 红黑树 与 AVL 树比较

2. TreeMap

二、自定义排序规则

1. 红黑树与 `AVL` 树比较

2. `TreeMap`