TreeMap

基本情況

• 實現：基于紅黑樹實現的 NavigableMap。
• 排序：鍵按自然順序或自定義順序（通過 Comparator）排序。
• 特性：
  • 不允許 null 鍵，但允許 null 值。
  • 保證鍵有序。
  • 迭代時按排序順序。
  • 復雜度：基本操作如 put、get、remove 復雜度為 O(log n)。

使用場景

• 需要按鍵有序的映射。
• 需要快速查找范圍查詢（如獲取某區間的鍵值對）。
• 需要按排序順序迭代鍵值對。

TreeSet

基本情況

• 實現：基于 TreeMap 實現。
• 排序：元素按自然順序或自定義順序（通過 Comparator）排序。
• 特性：
  • 不允許 null 元素。
  • 保證元素有序。
  • 迭代時按排序順序。
  • 復雜度：基本操作如 add、remove、contains 復雜度為 O(log n)。

使用場景

• 需要保持元素有序的集合。
• 需要快速查找范圍查詢（如獲取某區間的元素）。
• 需要按排序順序迭代。

HashMap

基本情況

• 實現：基于哈希表實現的 Map。
• 排序：無序。
• 特性：
  • 允許 null 鍵和 null 值。
  • 不保證順序，元素順序可能隨時間變化。
  • 復雜度：基本操作如 put、get、remove 復雜度為 O(1)。

使用場景

• 需要快速查找、插入和刪除的映射。
• 不關心元素順序。

HashSet

基本情況

• 實現：基于 HashMap 實現。
• 排序：無序。
• 特性：
  • 允許 null 元素。
  • 不保證順序，元素順序可能隨時間變化。
  • 復雜度：基本操作如 add、remove、contains 復雜度為 O(1)。

使用場景

• 需要快速查找、插入和刪除的集合。
• 不關心元素順序。

比較與對比

相同點

• TreeSet 與 TreeMap：

  • 都基于紅黑樹實現，保證元素/鍵有序。
  • 復雜度相同：基本操作復雜度為 O(log n)。

• HashSet 與 HashMap：

  • 都基于哈希表實現，不保證元素/鍵有序。
  • 復雜度相同：基本操作復雜度為 O(1)。

不同點

• 有序 vs 無序：

  • TreeSet 和 TreeMap 保證元素/鍵有序。
  • HashSet 和 HashMap 不保證元素/鍵有序。

• 允許 null 的情況：

  • TreeSet 不允許 null 元素。
  • TreeMap 不允許 null 鍵，但允許 null 值。
  • HashSet 允許 null 元素。
  • HashMap 允許 null 鍵和 null 值。

• 使用場景：

  • TreeSet 和 TreeMap 適用于需要排序的場景，且支持范圍查詢。
  • HashSet 和 HashMap 適用于需要快速查找、插入和刪除的場景，不關心元素順序。

總結

選擇 TreeSet、TreeMap、HashSet 或 HashMap 取決于具體需求：

• 需要有序集合/映射，范圍查詢：選擇 TreeSet 或 TreeMap。
• 需要快速查找、插入和刪除，無序要求：選擇 HashSet 或 HashMap。

理解各自的特性和使用場景，能夠更高效地解決問題。