JavaTreeMap有序原理与实现解析

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TreeMap通过红黑树实现有序映射，1.保证键按自然或自定义顺序排列；2.插入、删除、查找时间复杂度均为O(log n)；3.支持有序遍历与范围查询，适用于需按键序访问的场景。

Java中的TreeMap通过红黑树（Red-Black Tree）实现有序映射。它保证键的排序顺序，支持自然排序或自定义排序，适用于需要按键有序访问的场景。

基于红黑树的数据结构

TreeMap内部使用红黑树存储键值对，每个节点包含键、值、左右子节点引用和颜色标记。红黑树是一种自平衡二叉搜索树，插入、删除和查找操作的时间复杂度均为O(log n)。由于树结构按键值排序，中序遍历即可得到有序的键序列。

红黑树的特性确保了树的高度相对稳定，避免退化为链表，从而维持高效的性能。TreeMap在增删改查时会自动调整树结构，保持平衡。

支持自然排序与自定义排序

TreeMap默认要求键实现Comparable接口，以便进行自然排序。例如，String、Integer等类型可直接作为键使用。

• 若构造时传入Comparator，则按指定比较器排序
• 否则使用键自身的compareTo方法进行排序

示例：按字符串长度排序的TreeMap

TreeMap map = new TreeMap<>((a, b) -> a.length() - b.length());

有序遍历与范围查询

TreeMap提供有序的视图，如keySet()、entrySet()返回的集合都按键顺序排列。可以使用firstKey()、lastKey()获取最小最大键，也可通过subMap()、headMap()、tailMap()进行范围查询。

这些操作依赖于树结构的有序性，无需额外排序开销。例如，遍历TreeMap时，输出顺序即为键的升序（或自定义顺序）。

基本上就这些。TreeMap利用红黑树实现高效且稳定的有序映射，适合对顺序敏感的业务场景。

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