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Java中如何用TreeMap实现有序键值对

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发布： 2025-06-29 20:21:06

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treemap 是 java 中能按键排序的有序 map，默认自然顺序或自定义 comparator 排序；其底层基于红黑树实现，插入、删除和查找的时间复杂度为 o(log n)；1. 使用时可通过传入 comparator 自定义排序规则，如字符串长度排序；2. treemap 提供 firstkey()、lastkey()、headmap()、tailmap() 和 submap() 等方法便于处理有序数据区间；3. 与 hashmap 相比，treemap 牺牲性能换取键值有序，适合需排序的场景，而 hashmap 更适用于无需顺序且追求高性能的情况。

Java中如何用TreeMap实现有序键值对

Java中的TreeMap，简单来说，就是能让你的键值对按照键的自然顺序或者你指定的顺序排列。这玩意儿在需要有序数据的场景下，比如排行榜、字典排序等等，简直不要太好用。

TreeMap 默认是按照键的自然顺序排序的，比如整数从小到大，字符串按照字母表顺序。如果你想自定义排序规则，可以传入一个 Comparator。

// 使用自然排序
TreeMap<Integer, String> treeMap1 = new TreeMap<>();

// 使用自定义排序
TreeMap<Integer, String> treeMap2 = new TreeMap<>(Comparator.reverseOrder()); // 倒序

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TreeMap 插入和检索的性能如何？

TreeMap 的底层实现是红黑树，这是一种自平衡的二叉查找树。这意味着，在插入、删除和查找元素时，TreeMap 能够保持相对较好的性能，其时间复杂度为 O(log n)，其中 n 是 TreeMap 中元素的数量。

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相对于 HashMap 的 O(1) 平均时间复杂度，TreeMap 在性能上略逊一筹。但 HashMap 是无序的，如果你需要有序的键值对，TreeMap 牺牲一点性能也是值得的。

不过，需要注意的是，红黑树的平衡操作也会带来额外的开销。在频繁插入和删除元素的场景下，TreeMap 的性能可能会受到影响。

如何自定义 TreeMap 的排序规则？

想让 TreeMap 按照你的想法排序？没问题，实现一个 Comparator 接口就行了。Comparator 接口定义了 compare() 方法，你需要在 compare() 方法中指定两个键的比较规则。

TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        // 按照字符串长度排序
        return s1.length() - s2.length();
    }
});

treeMap.put("apple", 1);
treeMap.put("banana", 2);
treeMap.put("kiwi", 3);

// 输出：{kiwi=3, apple=1, banana=2}
System.out.println(treeMap);

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上面的例子中，我们创建了一个按照字符串长度排序的 TreeMap。compare() 方法返回一个整数，表示两个字符串的长度差。如果长度相等，返回 0；如果 s1 的长度小于 s2，返回负数；否则返回正数。

你完全可以根据自己的需求，定制各种各样的排序规则。比如，按照字符串的字典顺序倒序排列，或者按照自定义对象的某个属性排序。

TreeMap 除了排序还有什么其他用途？

TreeMap 不仅仅是一个有序的 Map，它还提供了一些其他有用的方法，可以帮助你更方便地处理有序数据。

firstKey() 和 lastKey(): 分别返回 TreeMap 中最小和最大的键。
headMap(K toKey): 返回一个包含所有键小于 toKey 的子 Map。
tailMap(K fromKey): 返回一个包含所有键大于等于 fromKey 的子 Map。
subMap(K fromKey, K toKey): 返回一个包含所有键大于等于 fromKey 且小于 toKey 的子 Map。

这些方法可以让你轻松地获取 TreeMap 中的一部分数据，而无需遍历整个 Map。这在处理大量数据时非常有用。

举个例子，假设你有一个存储用户积分的 TreeMap，你想找到积分在 100 到 200 之间的所有用户：

TreeMap<String, Integer> scoreMap = new TreeMap<>();
scoreMap.put("Alice", 120);
scoreMap.put("Bob", 150);
scoreMap.put("Charlie", 90);
scoreMap.put("David", 210);

SortedMap<String, Integer> subMap = scoreMap.subMap("Alice", "David"); // 注意：不包含 "David"

System.out.println(subMap); // 输出：{Alice=120, Bob=150}

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