本文深入探讨了java `treemap`在处理字符串类型键时，如何实现非默认的自定义排序逻辑。针对`treemap`默认的字典序排序无法满足数值或长度降序排列的需求，文章详细介绍了通过提供定制化的`comparator`来转换字符串为数值进行比较，并实现降序排列的方法，确保键的排序符合预期。
理解 TreeMap 的默认排序行为
TreeMap是Java集合框架中一个基于红黑树实现的Map接口，它能保证其键（key）是按自然顺序（natural ordering）排序的，或者根据在创建TreeMap时提供的Comparator进行排序。对于String类型的键，其自然顺序是字典序（lexicographical order）。这意味着TreeMap会按照字符的Unicode值逐个比较字符串，例如 "10" 会排在 "2" 之前，因为字符 '1' 的Unicode值小于 '2'。
考虑以下示例代码：
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
public class ApplicationMain {
public static void main(String[] args) {
final Map sampleTreeMap = new TreeMap<>();
sampleTreeMap.put("5903766131", 6);
sampleTreeMap.put("5903767", 7);
sampleTreeMap.put("590376614", 5);
sampleTreeMap.put("5903766170", 9);
sampleTreeMap.put("59037662", 12);
sampleTreeMap.put("5903766410", 10);
System.out.println("默认 TreeMap 排序结果:");
sampleTreeMap.entrySet().stream().forEach(entry ->{
System.out.println("Key : " + entry.getKey() + " -- Value : " + entry.getValue());
});
}
} 其输出结果将是：
默认 TreeMap 排序结果: Key : 5903766131 -- Value : 6 Key : 590376614 -- Value : 5 Key : 5903766170 -- Value : 9 Key : 59037662 -- Value : 12 Key : 5903766410 -- Value : 10 Key : 5903767 -- Value : 7
可以看到，"5903766131" 排在 "59037662" 之前，因为在第三个字符 '0' 和 '6' 的比较中，'0' 小于 '6'。这与我们期望的将字符串作为数值进行降序排序（即数值越大、位数越多的排在前面）的需求不符。
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实现自定义数值降序排序
当String类型的键实际上代表数值，并且需要按照这些数值的大小进行排序时，我们不能依赖String的默认字典序。解决方案是为TreeMap提供一个自定义的Comparator。这个Comparator的任务是将String键转换为数值类型（例如Long），然后根据这些数值进行比较。
使用 Comparator.comparingLong 实现
Java 8 引入的Comparator接口提供了强大的静态方法来简化比较器的创建。comparingLong方法可以接受一个函数，该函数将比较对象转换为long类型，然后基于long值进行比较。结合reversed()方法，可以轻松实现降序排列。
import java.util.Comparator;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
public class ApplicationMain {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个自定义 Comparator，将 String 键转换为 Long 进行比较，并按降序排列
final Map sampleTreeMap =
new TreeMap<>(Comparator.comparingLong((String s) -> Long.parseLong(s)).reversed());
sampleTreeMap.put("5903766131", 6);
sampleTreeMap.put("5903767", 7);
sampleTreeMap.put("590376614", 5);
sampleTreeMap.put("5903766170", 9);
sampleTreeMap.put("59037662", 12);
sampleTreeMap.put("5903766410", 10);
System.out.println("\n自定义数值降序排序结果:");
sampleTreeMap.entrySet().stream().forEach(entry ->{
System.out.println("Key : " + entry.getKey() + " -- Value : " + entry.getValue());
});
}
} 运行上述代码，输出将符合我们的预期：
自定义数值降序排序结果: Key : 5903766410 -- Value : 10 Key : 5903766170 -- Value : 9 Key : 5903766131 -- Value : 6 Key : 590376614 -- Value : 5 Key : 59037662 -- Value : 12 Key : 5903767 -- Value : 7
代码解析：
- new TreeMap(...): 在创建TreeMap时传入一个Comparator实例。
- Comparator.comparingLong(...): 这是一个静态方法，它接受一个Function作为参数。这个Function的职责是将String类型的键转换为long类型。
- (String s) -> Long.parseLong(s): 这是一个Lambda表达式，实现了Function接口。它接收一个String s，并使用Long.parseLong(s)将其解析为long值。
- .reversed(): 在comparingLong生成的比较器基础上调用此方法，将排序顺序反转，实现降序排列。
注意事项与扩展
-
非数字字符串处理： 上述解决方案假设所有String键都能被成功解析为Long类型。如果TreeMap中可能包含非数字的字符串键，Long.parseLong()将会抛出NumberFormatException。在这种情况下，你需要更复杂的Comparator来处理异常或定义一个备用排序逻辑（例如，将非数字字符串排在末尾，或者按照字符串长度排序）。
例如，一个更健壮的Comparator可能如下所示：
new TreeMap<>( (s1, s2) -> { try { Long l1 = Long.parseLong(s1); Long l2 = Long.parseLong(s2); return l2.compareTo(l1); // 降序 } catch (NumberFormatException e) { // 处理非数字字符串：例如，将非数字字符串排在数字字符串之后 // 或者根据字符串本身进行字典序比较 boolean isS1Numeric = s1.matches("\\d+"); boolean isS2Numeric = s2.matches("\\d+"); if (isS1Numeric && !isS2Numeric) return -1; // s1是数字，s2不是，s1在前 if (!isS1Numeric && isS2Numeric) return 1; // s1不是数字，s2是，s2在前 // 都是非数字或都是数字（但前面已处理），按字符串本身比较 return s2.compareTo(s1); // 对于非数字字符串也尝试降序 } }); -
性能考量： 在每次比较时都进行Long.parseLong()操作可能会带来一定的性能开销，尤其是在TreeMap包含大量元素或频繁进行插入/删除操作时。对于性能敏感的场景，可以考虑：
- 如果键的数量是固定的，可以先将键解析为Long，然后存储在TreeMap
中，但根据原问题，键必须保持String类型。 - 预处理：在将数据放入TreeMap之前，如果可能，可以先对数据进行一次排序，或者使用一个辅助的数据结构来存储解析后的Long值。
- 如果键的数量是固定的，可以先将键解析为Long，然后存储在TreeMap
-
其他排序需求： 如果需求是根据字符串的长度进行降序排序，当长度相同时再按数值降序，Comparator可以这样构建：
new TreeMap<>(Comparator .comparingInt((String s) -> s.length()) // 首先按长度升序 .thenComparingLong((String s) -> Long.parseLong(s)) // 长度相同，按数值升序 .reversed() // 最后反转整个顺序，实现长度降序，数值降序 );或者更直接的实现：
new TreeMap<>((s1, s2) -> { int lengthCompare = Integer.compare(s2.length(), s1.length()); // 长度降序 if (lengthCompare != 0) { return lengthCompare; } return Long.compare(Long.parseLong(s2), Long.parseLong(s1)); // 数值降序 });
总结
TreeMap是一个功能强大的有序映射，但其默认的排序行为可能不总是符合我们的特定需求。通过提供一个自定义的Comparator，我们可以完全控制键的排序逻辑。对于String类型的键，当它们代表数值时，利用Comparator.comparingLong()结合reversed()方法是实现数值降序排序的简洁高效方案。在实际应用中，务必考虑非数字字符串的处理和潜在的性能影响，并根据具体需求灵活调整Comparator的实现。
