Java中的TreeMap descendingMap()方法详解

Java中的 TreeMap 是一种基于红黑树的映射实现。TreeMap类提供了descendingMap()方法，它可以返回一个具有相反顺序的映射视图。本文将介绍TreeMap descendingMap()方法的定义、用法和示例代码，并分析其时间复杂度和内部实现。

TreeMap descendingMap()方法的定义

TreeMap descendingMap()方法用于返回一个反转顺序的映射视图，即按照键值的逆序存储映射数据。

TreeMap descendingMap()方法的用法

方法签名：public NavigableMap<K,V> descendingMap()

返回值：一个包含逆序存储映射数据的映射视图

示例代码：

import java.util.TreeMap;
import java.util.NavigableMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<String, String> tree_map = new TreeMap<String, String>();

        tree_map.put("a", "apple");
        tree_map.put("b", "banana");
        tree_map.put("c", "cherry");
        tree_map.put("d", "date");
        tree_map.put("e", "elderberry");

        NavigableMap<String, String> descending_tree_map = tree_map.descendingMap();

        System.out.println("Original TreeMap：");
        System.out.println(tree_map);

        System.out.println("Descending TreeMap：");
        System.out.println(descending_tree_map);
    }
}

输出结果：

Original TreeMap：
{a=apple, b=banana, c=cherry, d=date, e=elderberry}
Descending TreeMap：
{e=elderberry, d=date, c=cherry, b=banana, a=apple}

示例程序创建了一个TreeMap对象并插入了5个元素。然后，使用descendingMap()方法返回了一个新的逆序映射对象。在输出中，我们可以看到原始TreeMap中的键值与出现顺序相同，而第二个输出中的键值以相反的顺序出现。

TreeMap descendingMap()方法的时间复杂度

从概念上讲，descendingMap()方法返回一个新的TreeMap对象，其中键值的顺序被反转。在实现上，Java使用红黑树维护Map。由于Java TreeMap的实现允许在O(log n)时间内执行常规操作，因此该方法的时间复杂度可以认为是O(log n)。

TreeMap descendingMap()方法的内部实现

在Java中，TreeMap对象使用红黑树(BaseTree)来实现TreeMap类。这个类实现了NavigableMap接口，它提供了descendingMap()方法。

public NavigableMap<K,V> descendingMap() {
    return new DescendingSubMap<>(this,
                                true, fromStart,
                                true, toEnd,
                                false, null,
                                false);
}

此方法返回一个具有特殊比较顺序的NavigableMap视图。这个view是基于同一treemap实例的子映射。返回的视图通过调用DescendingSubMap构造函数创建。

private static final class DescendingSubMap<K,V>
    extends NavigableSubMap<K,V>
    implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 912986545866124060L;
    DescendingSubMap(TreeMap<K,V> m,
                    boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
                    boolean toEnd, K hi, boolean hiInclusive,
                    boolean hasNone) {
        super(m,
            fromStart, lo, loInclusive,
            toEnd, hi, hiInclusive,
            hasNone);
    }

    private transient NavigableMap<K,V> descendingMapView;
    private transient EntrySetView descendingEntrySetView;

    @Override
    public NavigableMap<K,V> descendingMap() {
        return descendingMapView != null ?
            descendingMapView :
            (descendingMapView =
                new AscendingSubMap<>(m,
                                    fromStart, lo, loInclusive,
                                    toEnd, hi, hiInclusive,
                                    hasNone));
    }

    @Override
    public Set<Entry<K,V>>entrySet() {
        return entrySet().descendingIterator();
    }

    @Override
    Iterator<Entry<K,V>> descendingEntryIterator() {
        return entryIterator(descend);
    }
}

上面的代码显示了DescendingSubMap类的代码。它继承自NavigableSubMap类，实现了一个可反转的子映射。在该类的构造方法中，它按参数创建了一个NavigableSubMap对象，并按照需要调整子映射的边界。此外，DescendingSubMap类还覆盖了entrySet()方法，并将其绑定到现有的entrySet()迭代器的反向迭代器。

当调用descendingMap()方法时，DescendingSubMap类返回一个新的AscendingSubMap对象。这个对象是由同一个TreeMap对象和相反的比较顺序创建的。通过这种方式，这个方法实现了一个两倍大小的数组比较，这是TreeMap实现红黑树实例时的基本操作，所以时间复杂度为O(log n)。

结论

本文介绍了Java中的TreeMap descendingMap()方法的定义、用法和示例代码，并分析了其时间复杂度和内部实现。在使用降序存储排序数据时，descendingMap()方法可以节省开发人员对数据的计算和重排序。由于该方法使用红黑树进行实现，因此性能优秀，可以在O(log n)时间内查找、插入和删除元素。