如何查找TreeSet中元素的索引？

Question

我正在使用 TreeSet 并且我只想找到集合中数字的索引。有没有一种很好的方法来做到这一点，实际上利用了二叉树的 O(log(n)) 复杂度？

（如果没有，我应该做什么，有谁知道为什么不？我很好奇为什么这样的类会包含在 Java 中，而没有搜索功能之类的东西。）

Answer 1

我研究了 TreeSet 及其接口一段时间，我发现获取元素索引的最佳方法是：

set.headSet(element).size()

headSet(element) 返回 TreeSet 的子 TreeSet元素小于其参数，因此该集合的大小将是相关元素的索引。确实是一个奇怪的解决方案。

Answer 2

正如 @Yrlec 指出的那样，尽管集合中没有此元素， set.headSet(element).size 将返回 0。所以我们最好检查一下：

 return set.contains(element)? set.headSet(element).size(): -1;

这是一个测试用例来显示问题：

public static void main(String args[]){
    TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
    set.add(4);
    set.add(2);
    set.add(3);
    set.add(1);

    System.out.println(set.headSet(1).size());//0
    System.out.println(set.headSet(2).size());//1
    System.out.println(set.headSet(3).size());//2
    System.out.println(set.headSet(4).size());//3
    System.out.println(set.headSet(-1).size());//0!!Caution,returns 0 though it does not exist!

}

Answer 3

https://github.com/geniot/indexed-tree-map

我有同样的问题。于是我就拿了java.util.TreeMap的源码，写了IndexedTreeMap。它实现了我自己的IndexedNavigableMap：

public interface IndexedNavigableMap<K, V> extends NavigableMap<K, V> {
   K exactKey(int index);
   Entry<K, V> exactEntry(int index);
   int keyIndex(K k);
}

该实现基于红黑树中节点权重发生变化时的更新。权重是给定节点下的子节点数量加一 - self。例如，当一棵树向左旋转时：

    private void rotateLeft(Entry<K, V> p) {
    if (p != null) {
        Entry<K, V> r = p.right;

        int delta = getWeight(r.left) - getWeight(p.right);
        p.right = r.left;
        p.updateWeight(delta);

        if (r.left != null) {
            r.left.parent = p;
        }

        r.parent = p.parent;


        if (p.parent == null) {
            root = r;
        } else if (p.parent.left == p) {
            delta = getWeight(r) - getWeight(p.parent.left);
            p.parent.left = r;
            p.parent.updateWeight(delta);
        } else {
            delta = getWeight(r) - getWeight(p.parent.right);
            p.parent.right = r;
            p.parent.updateWeight(delta);
        }

        delta = getWeight(p) - getWeight(r.left);
        r.left = p;
        r.updateWeight(delta);

        p.parent = r;
    }
  }

updateWeight 只是将权重更新到根：

   void updateWeight(int delta) {
        weight += delta;
        Entry<K, V> p = parent;
        while (p != null) {
            p.weight += delta;
            p = p.parent;
        }
    }

当我们需要通过索引查找元素时，这里是使用权重的实现：

public K exactKey(int index) {
    if (index < 0 || index > size() - 1) {
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
    }
    return getExactKey(root, index);
}

private K getExactKey(Entry<K, V> e, int index) {
    if (e.left == null && index == 0) {
        return e.key;
    }
    if (e.left == null && e.right == null) {
        return e.key;
    }
    if (e.left != null && e.left.weight > index) {
        return getExactKey(e.left, index);
    }
    if (e.left != null && e.left.weight == index) {
        return e.key;
    }
    return getExactKey(e.right, index - (e.left == null ? 0 : e.left.weight) - 1);
}

查找键的索引也非常方便：

    public int keyIndex(K key) {
    if (key == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    Entry<K, V> e = getEntry(key);
    if (e == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    if (e == root) {
        return getWeight(e) - getWeight(e.right) - 1;//index to return
    }
    int index = 0;
    int cmp;
    if (e.left != null) {
        index += getWeight(e.left);
    }
    Entry<K, V> p = e.parent;
    // split comparator and comparable paths
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    if (cpr != null) {
        while (p != null) {
            cmp = cpr.compare(key, p.key);
            if (cmp > 0) {
                index += getWeight(p.left) + 1;
            }
            p = p.parent;
        }
    } else {
        Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
        while (p != null) {
            if (k.compareTo(p.key) > 0) {
                index += getWeight(p.left) + 1;
            }
            p = p.parent;
        }
    }
    return index;
}

您可以在 https://github.com/geniot/indexed-tree 找到这项工作的结果-地图

Answer 4

Java 中的 TreeSet 类无法查找集合中数字的索引。为此，您必须提供自己的实现 - 它是底层的红黑树，并且可以对其进行扩充以支持索引操作。看看“算法导论”的“增强数据结构”一章中的OS-RANK过程，这正是您所要求的。

Answer 5

这里显示我的函数：

//FUNCTION FOR GIVE A STRING POSITION INTO TREESET

private static void get_posistion(TreeSet abre, String codig) {
    Iterator iterator;
    iterator = abre.iterator();
    int cont = 0;
    String prova = "";

    while (iterator.hasNext()) {                      
        prova = iterator.next().toString();
        if (codig.equals(prova)) {
            System.out.println(cont);
        } else {
            cont++;
        }
    }
}