Java TreeMap: Sortierte Maps meistern mit praktischen Beispielen

Java TreeMap

Erkunden Sie die Java TreeMap-Klasse – eine leistungsstarke, natürlich sortierte Map-Implementierung – mit klaren Beispielen, Schlüsseloperationen und fortgeschrittenen Navigationstechniken.

Die TreeMap-Klasse ist Teil des Java Collections Framework und bietet eine Rot-Schwarz-Baum-Implementierung, die ihre Einträge gemäß der natürlichen Ordnung der Schlüssel oder einem benutzerdefinierten Comparator sortiert hält. Sie implementiert das NavigableMap-Interface, das praktische Methoden für Traversierung und Abfrage der Map hinzufügt.

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TreeMap erstellen

Bevor Sie eine TreeMap nutzen können, importieren Sie das Paket:

import java.util.TreeMap; 

Dann erstellen Sie eine Instanz:

TreeMap<Key, Value> numbers = new TreeMap<>(); 

Standardmäßig sind Schlüssel in natürlicher aufsteigender Reihenfolge sortiert. Benötigen Sie benutzerdefinierte Ordnung, übergeben Sie einen Comparator an den Konstruktor.

• Key – einzigartiger Identifikator für jeden Eintrag.
• Value – Daten assoziiert mit dem Schlüssel.

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TreeMap Methoden Überblick

Die Klasse bietet einen reichen Satz an Operationen. Unten sind Schlüsselkategorien mit Code-Snippets.

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Elemente einfügen

• put() – fügt Schlüssel/Wert-Paar hinzu oder ersetzt.
• putAll() – merged eine andere Map in diese.
• putIfAbsent() – fügt nur ein falls Schlüssel fehlt.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> evenNumbers = new TreeMap<>(); evenNumbers.put("Two", 2); evenNumbers.put("Four", 4); evenNumbers.putIfAbsent("Six", 6); System.out.println("TreeMap of even numbers: " + evenNumbers); TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("One", 1); numbers.putAll(evenNumbers); System.out.println("TreeMap of numbers: " + numbers); } } 

Ausgabe

TreeMap of even numbers: {Four=4, Six=6, Two=2} TreeMap of numbers: {Four=4, One=1, Six=6, Two=2} 

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Auf Elemente zugreifen

Collection Views nutzen

• entrySet() – gibt alle Schlüssel/Wert-Paare zurück.
• keySet() – gibt alle Schlüssel zurück.
• values() – gibt alle Werte zurück.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("One", 1); numbers.put("Two", 2); numbers.put("Three", 3); System.out.println("TreeMap: " + numbers); System.out.println("Key/Value mappings: " + numbers.entrySet()); System.out.println("Keys: " + numbers.keySet()); System.out.println("Values: " + numbers.values()); } } 

Ausgabe

TreeMap: {One=1, Three=3, Two=2} Key/Value mappings: [One=1, Three=3, Two=2] Keys: [One, Three, Two] Values: [1, 3, 2] 

Werte abrufen

• get() – gibt Wert für Schlüssel zurück oder null falls abwesend.
• getOrDefault() – gibt Default falls Schlüssel fehlt.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("One", 1); numbers.put("Two", 2); numbers.put("Three", 3); System.out.println("TreeMap: " + numbers); int value1 = numbers.get("Three"); System.out.println("Using get(): " + value1); int value2 = numbers.getOrDefault("Five", 5); System.out.println("Using getOrDefault(): " + value2); } } 

Ausgabe

TreeMap: {One=1, Three=3, Two=2} Using get(): 3 Using getOrDefault(): 5 

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Einträge entfernen

• remove(key) – löscht Eintrag und gibt dessen Wert zurück.
• remove(key, value) – löscht nur falls Key auf angegebenen Value mappt.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("One", 1); numbers.put("Two", 2); numbers.put("Three", 3); System.out.println("TreeMap: " + numbers); int removed = numbers.remove("Two"); System.out.println("Removed value: " + removed); boolean removedPair = numbers.remove("Three", 3); System.out.println("Is the entry {Three=3} removed? " + removedPair); System.out.println("Updated TreeMap: " + numbers); } } 

Ausgabe

TreeMap: {One=1, Three=3, Two=2} Removed value: 2 Is the entry {Three=3} removed? true Updated TreeMap: {One=1} 

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Werte ersetzen

• replace(key, value) – aktualisiert Wert für Schlüssel.
• replace(key, old, new) – aktualisiert nur falls aktueller Wert old matcht.
• replaceAll(function) – wendet Funktion auf jeden Eintrag an.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("First", 1); numbers.put("Second", 2); numbers.put("Third", 3); System.out.println("Original TreeMap: " + numbers); numbers.replace("Second", 22); numbers.replace("Third", 3, 33); System.out.println("After replace(): " + numbers); numbers.replaceAll((k, v) -> v + 2); System.out.println("After replaceAll(): " + numbers); } } 

Ausgabe

Original TreeMap: {First=1, Second=2, Third=3} After replace(): {First=1, Second=22, Third=33} After replaceAll(): {First=3, Second=24, Third=35} 

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Navigationsmethoden

Da TreeMap NavigableMap implementiert, bietet es Methoden für effiziente Strukturabfragen.

Erste und letzte Elemente

• firstKey() – erster Key in Ordnung.
• firstEntry() – Eintrag für ersten Key.
• lastKey() – letzter Key.
• lastEntry() – Eintrag für letzten Key.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("First", 1); numbers.put("Second", 2); numbers.put("Third", 3); System.out.println("TreeMap: " + numbers); System.out.println("First Key: " + numbers.firstKey()); System.out.println("Last Key: " + numbers.lastKey()); System.out.println("First Entry: " + numbers.firstEntry()); System.out.println("Last Entry: " + numbers.lastEntry()); } } 

Ausgabe

TreeMap: {First=1, Second=2, Third=3} First Key: First Last Key: Third First Entry: First=1 Last Entry: Third=3 

Ceiling, Floor, Higher und Lower

Diese Methoden geben Keys oder Entries relativ zu einem gegebenen Key zurück, was Range-Queries erleichtert.

• higherKey(), higherEntry() – nächster höherer Key/Eintrag.
• lowerKey(), lowerEntry() – vorheriger niedrigerer Key/Eintrag.
• ceilingKey(), ceilingEntry() – kleinster Key/Eintrag ≥ gegebenem Key.
• floorKey(), floorEntry() – größter Key/Eintrag ≤ gegebenem Key.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("First", 1); numbers.put("Second", 5); numbers.put("Third", 4); numbers.put("Fourth", 6); System.out.println("TreeMap: " + numbers); System.out.println("higherKey('Fourth'): " + numbers.higherKey("Fourth")); System.out.println("higherEntry('Fourth'): " + numbers.higherEntry("Fourth")); System.out.println("lowerKey('Fourth'): " + numbers.lowerKey("Fourth")); System.out.println("lowerEntry('Fourth'): " + numbers.lowerEntry("Fourth")); System.out.println("ceilingKey('Fourth'): " + numbers.ceilingKey("Fourth")); System.out.println("ceilingEntry('Fourth'): " + numbers.ceilingEntry("Fourth")); System.out.println("floorKey('Fourth'): " + numbers.floorKey("Fourth")); System.out.println("floorEntry('Fourth'): " + numbers.floorEntry("Fourth")); } } 

Ausgabe

TreeMap: {First=1, Fourth=6, Second=5, Third=4} higherKey('Fourth'): Second higherEntry('Fourth'): Second=5 lowerKey('Fourth'): First lowerEntry('Fourth'): First=1 ceilingKey('Fourth'): Fourth ceilingEntry('Fourth'): Fourth=6 floorKey('Fourth'): Fourth floorEntry('Fourth'): Fourth=6 

Polling und Ranges

pollFirstEntry() und pollLastEntry() entfernen und geben erste/letzte Einträge zurück.

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("First", 1); numbers.put("Second", 2); numbers.put("Third", 3); System.out.println("TreeMap: " + numbers); System.out.println("pollFirstEntry(): " + numbers.pollFirstEntry()); System.out.println("pollLastEntry(): " + numbers.pollLastEntry()); System.out.println("Updated TreeMap: " + numbers); } } 

Ausgabe

TreeMap: {First=1, Second=2, Third=3} pollFirstEntry(): First=1 pollLastEntry(): Third=3 Updated TreeMap: {Second=2} 

headMap, tailMap, subMap

Diese Methoden liefern Views über spezifische Key-Ranges.

• headMap(toKey, inclusive) – Keys < toKey (oder ≤ falls inclusive).
• tailMap(fromKey, inclusive) – Keys ≥ fromKey (oder > falls exklusiv).
• subMap(fromKey, fromInclusive, toKey, toInclusive) – Keys zwischen den beiden Bounds.

Beispiel:

import java.util.TreeMap; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(); numbers.put("First", 1); numbers.put("Second", 2); numbers.put("Third", 3); numbers.put("Fourth", 4); System.out.println("TreeMap: " + numbers); System.out.println("headMap('Fourth'): " + numbers.headMap("Fourth")); System.out.println("headMap('Fourth', true): " + numbers.headMap("Fourth", true)); System.out.println("tailMap('Second'): " + numbers.tailMap("Second")); System.out.println("tailMap('Second', false): " + numbers.tailMap("Second", false)); System.out.println("subMap('Fourth', true, 'Third', false): " + numbers.subMap("Fourth", true, "Third", false)); } } 

Ausgabe

TreeMap: {First=1, Fourth=4, Second=2, Third=3} headMap('Fourth'): {First=1} headMap('Fourth', true): {First=1, Fourth=4} tailMap('Second'): {Second=2, Third=3, Fourth=4} tailMap('Second', false): {Third=3, Fourth=4} subMap('Fourth', true, 'Third', false): {Fourth=4, Second=2} 

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Zusätzliche Utility-Methoden

Methode	Beschreibung
clone()	Erstellt flache Kopie der Map.
containsKey()	Prüft Anwesenheit eines Schlüssels.
containsValue()	Prüft auf spezifischen Wert.
size()	Gibt Anzahl Einträge zurück.
clear()	Entfernt alle Einträge.

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Benutzerdefinierte Schlüsselordnung mit Comparator

Um Keys anders zu sortieren – etwa umgekehrte Reihenfolge oder case-insensitive Strings – implementieren Sie Comparator und übergeben ihn an den TreeMap-Konstruktor.

import java.util.TreeMap; import java.util.Comparator; class Main { public static void main(String[] args) { TreeMap<String, Integer> numbers = new TreeMap<>(new CustomComparator()); numbers.put("First", 1); numbers.put("Second", 2); numbers.put("Third", 3); numbers.put("Fourth", 4); System.out.println("TreeMap: " + numbers); } static class CustomComparator implements Comparator<String> { @Override public int compare(String a, String b) { // Umgekehrte natürliche Ordnung return a.compareTo(b) * -1; } } } 

Ausgabe

TreeMap: {Third=3, Second=2, Fourth=4, First=1} 

Für mehr zu Comparator siehe die offizielle Java-Dokumentation.