Java Set接口 - TreeSet类

TreeSet 是 Java 集合框架中的一个类，它实现了 NavigableSet 接口，而 NavigableSet 是 SortedSet 接口的一个子接口。TreeSet 基于红黑树（一种自平衡的二叉搜索树）实现，因此它可以保证集合中的元素以升序排列。

以下是关于 TreeSet 类的一些关键点：

1. 排序：TreeSet 中的元素总是按照元素的自然顺序进行排序。如果元素实现了 Comparable 接口，那么 TreeSet 将使用元素的 compareTo 方法来确定顺序。否则，你可以在创建 TreeSet 时提供一个 Comparator 来指定排序规则。

2. 性能：由于 TreeSet 基于红黑树实现，因此其大部分操作（如 add、remove 和 contains）的时间复杂度都是 O(log n)，其中 n 是集合中元素的数量。

3. 无重复元素：Set 接口的一个特点是它不允许包含重复的元素。因此，TreeSet 也遵循这一规则，尝试添加已存在的元素将不会改变集合。

4. 范围视图：由于 TreeSet 实现了 NavigableSet 接口，因此它还提供了基于范围的视图方法，如 subSet(fromElement, toElement)、headSet(toElement, inclusive) 和 tailSet(fromElement, inclusive)。这些方法返回的是包含指定范围内元素的子集。

5. 线程安全：与 HashMap 类似，TreeSet 也不是线程安全的。如果需要在多线程环境中使用它，你需要额外的同步措施，或者可以考虑使用 Collections.synchronizedSortedSet() 方法来包装它，或者使用并发集合如 ConcurrentSkipListSet。

6. 空间复杂度：由于 TreeSet 使用红黑树进行存储，因此其空间复杂度通常比基于哈希表的集合要高。但是，这种额外的空间开销换来了排序和范围查询的高效性。

下面是一个简单的示例，展示了如何使用 TreeSet 类：

import java.util.TreeSet;public class TreeSetExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个TreeSet实例TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();// 添加元素treeSet.add(3);treeSet.add(1);treeSet.add(2);treeSet.add(5);treeSet.add(4); // 尝试添加已存在的元素，实际上不会改变集合// 输出TreeSet中的元素（升序排列）for (Integer number : treeSet) {System.out.println(number);}// 获取第一个和最后一个元素System.out.println("First element: " + treeSet.first());System.out.println("Last element: " + treeSet.last());// 获取指定范围的子集TreeSet<Integer> subSet = (TreeSet<Integer>) treeSet.subSet(2, 4); // 注意：不包含4System.out.println("Subset from 2 (inclusive) to 4 (exclusive): " + subSet);}
}

在上面的示例中，我们创建了一个 TreeSet 实例并添加了一些元素。然后，我们遍历 TreeSet 以显示其元素（它们是按照升序排列的），并获取并打印了第一个和最后一个元素。最后，我们使用 subSet 方法获取了一个包含指定范围内元素的子集。