在Java中如何使用TreeMap实现键排序检索_TreeMap集合操作方法

TreeMap是基于红黑树的有序映射，按键的自然顺序或自定义比较器排序，支持范围查询与高效检索，适用于需顺序访问的场景。

在Java中，TreeMap 是一个基于红黑树（Red-Black Tree）实现的有序映射集合，它会自动根据键（key）的自然顺序或自定义比较器进行排序。这使得 TreeMap 非常适合需要按键排序存储和检索数据的场景。

TreeMap 的基本特性

TreeMap 实现了 SortedMap 和 NavigableMap 接口，因此除了提供常规的 Map 操作外，还支持范围查询、最近匹配查找等高级功能。默认情况下，键必须实现 Comparable 接口，或者在创建 TreeMap 时传入 Comparator 比较器。

示例：使用自然顺序排序（如 String、Integer）

TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("banana", 2);
treeMap.put("apple", 1);
treeMap.put("orange", 3);
<p>// 输出时会按 key 的字典顺序排列
System.out.println(treeMap); // {apple=1, banana=2, orange=3}</p>

常用排序检索方法

TreeMap 提供了一系列方法用于有序访问和范围查找：

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• firstKey() / lastKey()：获取最小和最大的键。
• firstEntry() / lastEntry()：返回最小和最大键值对。
• lowerKey(k)：小于指定键的最大键。
• floorKey(k)：小于或等于指定键的最大键。
• ceilingKey(k)：大于或等于指定键的最小键。
• higherKey(k)：大于指定键的最小键。
• subMap(k1, k2)：返回从 k1（含）到 k2（不含）之间的映射视图。
• headMap(k)：返回小于 k 的所有条目。
• tailMap(k)：返回大于等于 k 的所有条目。

示例：使用 ceilingKey 和 subMap 进行范围检索

TreeMap<Integer, String> scores = new TreeMap<>();
scores.put(85, "Alice");
scores.put(90, "Bob");
scores.put(78, "Charlie");
scores.put(95, "David");
<p>// 查找分数 >= 88 的第一个学生
System.out.println(scores.ceilingKey(88)); // 90</p><p>// 获取分数在 [80, 95) 范围内的学生
System.out.println(scores.subMap(80, 95)); // {85=Alice, 90=Bob}</p>

自定义排序规则

如果键类型没有自然顺序，或你想使用不同的排序方式，可以传入 Comparator。

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示例：按字符串长度排序

TreeMap<String, Integer> map = new TreeMap<>((a, b) -> a.length() - b.length());
map.put("hi", 1);
map.put("hello", 2);
map.put("ok", 3);
<p>System.out.println(map); // {hi=1, ok=3, hello=2}</p>

注意事项与性能

TreeMap 的插入、删除、查找操作的时间复杂度为 O(log n)，优于 HashMap 的无序性，但略慢于后者。不允许 null 键（除非使用自定义比较器并处理 null 情况），但允许多个 null 值。

当需要频繁按顺序遍历键或执行区间查询时，TreeMap 是理想选择。若不需要排序，则推荐使用 HashMap 以获得更高性能。

基本上就这些。TreeMap 在需要有序键存储和高效范围检索的场景下非常实用，掌握其核心方法能显著提升数据操作效率。

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