Java TreeMap：实现字符串键的数值降序排序

本文旨在解决java `treemap`对字符串键进行数值降序排序的问题。`treemap`默认按字符串字典序排列，这不适用于数值大小的排序需求。通过提供一个自定义的`comparator`，将字符串键转换为`long`类型进行比较，并反转比较结果，可以轻松实现所需的数值降序排列。

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）的有序性。这种有序性要么是键的自然顺序（如果键实现了Comparable接口），要么是由构造TreeMap时提供的Comparator所指定的顺序。

当TreeMap的键类型是String时，其默认排序是基于字符串的字典序（lexicographical order）。这意味着它会逐个字符地比较字符串，而不是将它们解析为数值进行比较。例如，字符串"10"在字典序上会排在"2"之前，因为'1'在'2'之前。

考虑以下示例代码，它展示了TreeMap在默认情况下对String键的排序结果：

import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapDefaultSort {
    public static void main(String[] args) {
        final Map<String, Integer> 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("TreeMap默认字典序输出:");
        sampleTreeMap.entrySet().forEach(entry -> {
            System.out.println("Key : " + entry.getKey() + " -- Value : " + entry.getValue());
        });
    }
}

上述代码的输出将是：

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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"5903767"之前，尽管从数值上看"5903767"是一个较小的数字，这正是字典序排序的特点。

实现字符串键的数值降序排序

为了实现将String类型的键按照其代表的数值大小进行降序排列，我们需要为TreeMap提供一个自定义的Comparator。这个Comparator的核心逻辑是：

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1. 将输入的String键解析成数值类型（例如Long）。
2. 对解析出的数值进行比较。
3. 为了实现降序排列，需要反转正常的升序比较结果。

Java 8及更高版本提供了方便的Comparator工厂方法，可以简洁地实现这一需求。我们可以使用Comparator.comparingLong()方法，结合Lambda表达式将String转换为Long，然后使用.reversed()方法反转排序顺序。

以下是实现这一功能的代码示例：

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

public class TreeMapCustomNumericalSort {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用自定义Comparator实现字符串键的数值降序排列
        final Map<String, Integer> sampleTreeMap =
                new TreeMap<>(Comparator.comparingLong(Long::parseLong).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("按数值降序排列的TreeMap内容:");
        sampleTreeMap.entrySet().forEach(entry -> {
            System.out.println("Key : " + entry.getKey() + " -- Value : " + entry.getValue());
        });
    }
}

在上述代码中，Comparator.comparingLong(Long::parseLong)创建了一个Comparator，它首先将每个String键通过Long::parseLong（等价于s -> Long.parseLong(s)）转换为long类型，然后按照long的自然顺序（升序）进行比较。接着，.reversed()方法将这个升序比较器转换为降序比较器。

运行这段代码，将得到期望的数值降序输出：

Key : 5903766410 -- Value : 10
Key : 5903766170 -- Value : 9
Key : 5903766131 -- Value : 6
Key : 590376614 -- Value : 5
Key : 59037662 -- Value : 12
Key : 5903767 -- Value : 7

注意事项

1. 数据类型转换异常 (NumberFormatException): 自定义Comparator中的Long::parseLong方法要求所有的String键都必须是合法的Long类型字符串。如果TreeMap中存在无法解析为Long的字符串（例如包含非数字字符或超出Long范围的数字），程序在尝试插入这些键时将抛出NumberFormatException。在实际应用中，如果键的格式不确定，应考虑在Comparator内部添加异常处理逻辑，或者在插入前对键进行严格的验证。

2. 性能考量: 每次TreeMap进行键比较时，Comparator都会执行Long.parseLong()操作。对于包含大量键的TreeMap，这可能会引入一定的性能开销，因为字符串解析比直接的数值比较或字符串字典序比较更耗时。然而，对于大多数常见用例，这种开销通常可以接受。如果性能成为瓶颈，可以考虑预先将键转换为Long类型存储，或者使用其他数据结构和排序策略。

3. 键的唯一性: TreeMap的键必须是唯一的。如果两个不同的String键在经过Comparator比较后被认为是“相等”的（即compare方法返回0），那么TreeMap只会保留其中一个键值对。在我们的例子中，由于Long.parseLong()将字符串转换为唯一的long值，因此只要原始字符串不同，解析后的long值通常也不同，不会引起意外的键覆盖问题。

4. 可读性和维护性: 使用Lambda表达式和Comparator的工厂方法可以使代码更加简洁和易读。这种方式清晰地表达了排序的意图，即“按照字符串解析为Long的数值进行降序排序”。

总结

TreeMap是一个功能强大的有序映射，其灵活性主要体现在可以通过自定义Comparator来控制键的排序方式。当需要对String类型的键进行数值排序（无论是升序还是降序）时，提供一个将String转换为相应数值类型的Comparator是解决问题的关键。通过Comparator.comparingLong(Long::parseLong).reversed()，我们能够优雅且高效地实现字符串键的数值降序排列，满足特定的业务需求，同时保持代码的清晰和专业性。

以上就是Java TreeMap：实现字符串键的数值降序排序的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！