258. Java 集合 - 深入探究 NavigableMap：新增方法助力高效数据处理

258. Java 集合 - 深入探究 NavigableMap：新增方法助力高效数据处理

NavigableMap 是 SortedMap 的扩展，它增加了一些方法，使得在有序 Map 中操作更加灵活。通过这些方法，你可以更方便地访问特定的键或条目，利用队列特性操作数据，或者在反向顺序下遍历 Map。

一、访问特定键或条目

NavigableMap 提供了一些方法，用于获取特定的键或条目：

1. firstKey() 和 firstEntry() ：返回 Map 中的最小键或最小键值对。
2. lastKey() 和 lastEntry() ：返回 Map 中的最大键或最大键值对。
3. ceilingKey(key) 和 ceilingEntry(key)：返回大于或等于指定键的最小键或键值对。
4. higherKey(key) 和 higherEntry(key)：返回大于指定键的最小键或键值对（严格大于）。
5. floorKey(key) 和 floorEntry(key)：返回小于或等于指定键的最大键或键值对。
6. lowerKey(key) 和 lowerEntry(key)：返回小于指定键的最大键或键值对（严格小于）。

这些方法使你可以精确控制对 Map 中元素的访问。

示例：

NavigableMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(1, "one");
map.put(2, "two");
map.put(3, "three");
map.put(4, "four");
map.put(5, "five");

System.out.println("First Key: " + map.firstKey()); // 输出 1
System.out.println("Last Key: " + map.lastKey());   // 输出 5

System.out.println("Ceiling Key of 3: " + map.ceilingKey(3));  // 输出 3
System.out.println("Higher Key of 3: " + map.higherKey(3));    // 输出 4

System.out.println("Floor Key of 3: " + map.floorKey(3));      // 输出 3
System.out.println("Lower Key of 3: " + map.lowerKey(3));      // 输出 2

二、队列式特性：从 Map 中取出元素

NavigableMap 提供了一些方法，使得 Map 具有类似队列的操作功能：

1. pollFirstEntry() ：返回并移除 Map 中最小的键值对。
2. pollLastEntry() ：返回并移除 Map 中最大的键值对。

这些方法使得我们可以模拟从 Map 的两端删除元素。

示例：

NavigableMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(1, "one");
map.put(2, "two");
map.put(3, "three");
map.put(4, "four");

System.out.println("Poll First Entry: " + map.pollFirstEntry());  // 输出 1=one
System.out.println("Poll Last Entry: " + map.pollLastEntry());    // 输出 4=four

map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + " :: " + value));

三、反向遍历 Map

NavigableMap 还提供了一些方法，用于反向遍历 Map。你可以通过这些方法，按照降序遍历键值对。

1. navigableKeySet() ：返回一个 NavigableSet，你可以通过它按顺序访问 Map 中的所有键。
2. descendingKeySet() ：返回一个 NavigableSet，你可以通过它反向访问 Map 中的键。
3. descendingMap() ：返回一个新的 NavigableMap，它是原始 Map 的反向视图。

这些方法使得我们能够轻松实现对 Map 键的反向遍历。

示例：

NavigableMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(1, "one");
map.put(2, "two");
map.put(3, "three");
map.put(4, "four");
map.put(5, "five");

// 正序遍历
map.keySet().forEach(key -> System.out.print(key + " "));  // 输出 1 2 3 4 5
System.out.println();

// 反向遍历
NavigableSet<Integer> descendingKeys = map.descendingKeySet();
descendingKeys.forEach(key -> System.out.print(key + " "));  // 输出 5 4 3 2 1

四、获取子集视图

NavigableMap 还提供了几个方法，用于获取 Map 的子集视图。这些视图是原始 Map 的视图，任何对这些视图的更改都会反映到原始 Map 中。

1. subMap(fromKey, fromInclusive, toKey, toInclusive)：返回一个子集视图，可以指定是否包含边界键。
2. headMap(toKey, inclusive) ：返回一个子集视图，其中包含小于 toKey 的键，并可以指定是否包含 toKey。
3. tailMap(fromKey, inclusive) ：返回一个子集视图，其中包含大于或等于 fromKey 的键，并可以指定是否包含 fromKey。

这些方法允许你更精细地控制对 Map 中部分元素的访问。

示例：

NavigableMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
map.put(1, "one");
map.put(2, "two");
map.put(3, "three");
map.put(4, "four");
map.put(5, "five");

// 获取从 2 到 4 的子集视图（包括边界）
NavigableMap<Integer, String> subMap = map.subMap(2, true, 4, true);
subMap.forEach((key, value) -> System.out.println(key + " :: " + value));

运行结果：

2 :: two
3 :: three
4 :: four

总结

• NavigableMap 提供了更强大和灵活的操作，能够让我们通过一系列方法（如 firstKey()、ceilingKey()、pollFirstEntry()）更加精确地访问、修改和遍历 Map。
• 反向遍历是 NavigableMap 的一个重要特性，方法如 descendingKeySet() 和 descendingMap() 使得反向操作变得非常简便。
• 子集视图方法（如 subMap()、headMap()、tailMap()）为我们提供了更多灵活的数据处理方式，允许我们根据特定范围来获取部分数据视图。