如何使用二分搜索从排序的 TreeSet 中检索元素？答案

【问题标题】：How to retrieve elements from sorted TreeSet using Binary Search?如何使用二分搜索从排序的 TreeSet 中检索元素？
【发布时间】：2014-03-31 11:08:51
【问题描述】：

我正在尝试将多个排序列表合并到一个 TreeSet 中。然后我正在考虑在该 TreeSet 上应用二分搜索算法来检索 O(log n) 时间复杂度的元素。

下面是我的代码，其中我在其中一种方法中传递列表列表并将它们组合到TreeSet 以避免重复...inputs 中的所有列表都已排序 -

private TreeSet<Integer> tree = new TreeSet<Integer>();

public void mergeMultipleLists(final List<List<Integer>> inputs) {
    tree = new TreeSet<Integer>();
    for (List<Integer> input : inputs) {
        for(Integer ii : input) {
            tree.add(ii);
        }
    }
}

public List<Integer> getItem(final Integer x) {
    // extract elements from TreeSet in O(log n)
}

首先，这是将多个排序列表合并到 TreeSet 中的正确方法吗？有没有直接的方法可以有效地合并 TreeSet 中的多个排序列表？
其次，如何以 O(log n) 的时间复杂度从 TreeSet 中提取元素？我想在那个TreeSet中找到一个元素x，如果存在则返回它，如果不存在则从TreeSet返回下一个最大值。

或者与我目前使用的数据结构相比，我是否更适合使用另一种数据结构？

更新代码：-

私有 TreeSet 树 = new TreeSet();

public SearchItem(final List<List<Integer>> inputs) {
    tree = new TreeSet<Integer>();
    for (List<Integer> input : inputs) {
        tree.addAll(input);
    }
}

public Integer getItem(final Integer x) {
    if(tree.contains(x)) {
        return x;
    } else {
        // now how do I extract next largest 
         // element from it if x is not present
    }
}

【问题讨论】：

您可以使用TreeSet.addAll() 而不是单独添加每个元素。它会节省一些 LOC，但我不知道它是否更有性能。
@MikeB：感谢addAll 的提示。我完全忘记了。现在关于我的第二个问题。有什么想法吗？
看起来这里的讨论是相关的：stackoverflow.com/questions/3390449/…
“提取元素”是什么意思？你想得到xth 最大的元素吗？您要测试x 是否在TreeSet 中吗？你想得到等于x的元素吗（在这种情况下......你只需要返回x？）
我想在那个TreeSet中找到一个元素x，如果存在则返回它，如果不存在则返回TreeSet中的下一个最大值。

标签： java list set treeset

【解决方案1】：

你可以使用 TreeSet.floor()，根据the docs

返回此集合中小于或等于给定元素的最大元素，如果没有这样的元素，则返回 null。

【讨论】：

【解决方案2】：

TreeSet 由NavigableMap 支持，特别是TreeMap。在TreeSet 上调用contains() 代表TreeMap.containsKey()，这是一种二分搜索实现。

您可以使用TreeSet.contains() 来检查集合中是否包含对象，但您必须首先拥有该对象。如果您希望能够查找和检索对象，那么Map 实现会更好。

【讨论】：

谢谢 Mike.. 我用最新的代码更新了这个问题.. 早些时候我误解了，但在你的建议之后，几乎没有什么事情得到解决.. 但我在 else 声明中有一个疑问.. 采取看看我的代码..
可能是TreeSet 中的higher() 方法？我从未使用过它，但它看起来像你想要的。为了将来参考，您可以先查看 javadocs，看看您的答案是否存在：docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/TreeSet.html
你确定它使用二进制搜索 imp？看看 TreeMap 中的Entry<K,V> getEntry，对我来说它看起来像是一个基于位置的“链接”搜索。
自从我发布我的答案后，它可能已经改变了。不过，这在当时绝对是一种二分搜索实现。

【解决方案3】：

TreeSet，本质上是一个排序集，并通过 TreeMap 使用 red-tree-black-tree 作为它的支持

基本上：TreeSet.add(E) -> TreeMap.put(E,NULL);

由于它已经是二叉树结构，因此任何“get”或“contains”都将导致 O(log n) 操作。

您的代码和您的问题虽然没有对齐。

您将List<List<Integer>> 扁平化，然后将它们全部放入以获得所有唯一元素（或者，至少，这就是这段代码要做的）。

但是你的下面的方法说“给定这个整数，给我一个List<Integer>”，这在上面的代码中是无法实现的

那么，让我按顺序回答你的问题：

确定/是的
没有。你误解了 Sets（你不能按设计提取）如果你可以做 Set.contains(e) 那么你有元素并且不需要提取任何东西

如果您需要执行“集合提取”之类的操作，请使用 TreeMap 或将您的集合转回列表并执行 myList.get(Collections.binarySearch(myElement));

【讨论】：