Guava记录 - 新集合类型RangeSet

一、简介

Guava - RangeSet是Guava中新出的集合类型。官网对其描述如下：

A RangeSet describes a set of disconnected, nonempty ranges. When adding a range to a mutable RangeSet, any connected ranges are merged together, and empty ranges are ignored.

大致意思为:

RangeSet描述了一组断开连接、非空的Ranges.当将range添加到一个可变的RangeSet时,所有的ranges将会合并到一起,空的ranges将会被忽略.

可以理解为:

新出的RangeSet类型是一个操作数学应用中的区间的新集合类型.它可以存储多个非空区间.通过应用中的左闭右开、左开右闭等规则,会将相连的区间merge成一个区间(多区间的并集操作)，并且提供了这些区间的视图操作方法等.让我们遇到区间需求的业务代码时,开发起来更优雅、更方便.

值得注意的是:

在GWT下不支持RangeSet，在JDK 1.5 backport中也不支持;RangeSet要求完全使用JDK 1.6中的NavigableMap特性,因此JDK的版本不得低于1.6.

二、常用方法

1、修改类型
a、增加元素方法 - add()

如同普通的Set集合一样,RangeSet也提供了添加集合元素的方法.不过此时元素的的类型被要求为区间元素Range.区间的类型可以分为开区间、闭区间、左开右闭、左闭右开..

实验代码:

        System.out.println("====================测试 new collection Types====================");
        RangeSet<Integer> rangeSet = TreeRangeSet.create();
        // 添加闭区间{[1, 10]}
        rangeSet.add(Range.closed(1, 10));
        System.out.println("============测试输出添加一个闭区间之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        // disconnected range: {[1, 10], [11, 15)}
        rangeSet.add(Range.closedOpen(12, 15));
        System.out.println("============测试输出添加一个左闭右开区间之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        // connected range; {[1, 10], [11, 20)}
        rangeSet.add(Range.closedOpen(15, 20));
        System.out.println("============测试输出一个相邻左闭右开区间之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        // empty range; {[1, 10], [11, 20)}
        rangeSet.add(Range.openClosed(25, 30));

实验结果:

====================测试 new collection Types====================
============测试输出添加一个闭区间之后的rangeSet===============[[1..10]]
============测试输出添加一个左闭右开区间之后的rangeSet===============[[1..10], [12..15)]
============测试输出一个相邻左闭右开区间之后的rangeSet===============[[1..10], [12..20)]
============测试输出添加一个左开右闭之后的rangeSet===============[[1..10], [12..20), (25..30]]
b、移除元素方法 - remove()、removeAll()

如同普通的Set集合一样,RangeSet也提供了移除集合元素的方法.
remove(): 参数的的类型被要求为Range - 区间的类型可以分为开区间、闭区间、左开右闭、左闭右开..
removeAll(): 参数的类型被要求为RangeSet.

实验代码:

        // splits [1, 10]; {[1, 5], [10, 10], [11, 20)}
        rangeSet.remove(Range.open(5, 10));
        System.out.println("============测试输出remove闭区间之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        rangeSet.remove(Range.closed(11, 12));
        System.out.println("============测试输出remove闭区间之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        rangeSet.remove(Range.openClosed(13, 14));
        System.out.println("============测试输出remove左开右闭之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        rangeSet.remove(Range.closedOpen(15, 16));
        System.out.println("============测试输出remove左闭右开之后的rangeSet===============" + rangeSet);
        rangeSet.removeAll(TreeRangeSet.create());
        System.out.println("============测试输出removeAll之后的rangeSet===============" + rangeSet);

实验结果:

============测试输出remove闭区间之后的rangeSet===============[[1..5], [10..10], [12..20), (25..30]]
============测试输出remove闭区间之后的rangeSet===============[[1..5], [10..10], (12..20), (25..30]]
============测试输出remove左开右闭之后的rangeSet===============[[1..5], [10..10], (12..13], (14..20), (25..30]]
============测试输出remove左闭右开之后的rangeSet===============[[1..5], [10..10], (12..13], (14..15), [16..20), (25..30]]
============测试输出removeAll之后的rangeSet===============[[1..5], [10..10], (12..13], (14..15), [16..20), (25..30]]
2、视图类型

RangeSet还实现支持非常广泛的视图

a、获取补集 - complement()

如同数学应用中的区间操作一样,RangeSet支持获取当前集合区间中的补集.
complement()就是这样的一个方法。

值得一提的是: 补集也是一个RangeSet.

实验代码:

        System.out.println("==========测试complement方法==============" + rangeSet.complement());

实验结果:

==========测试complement方法==============[(-∞..1), (5..10), (10..12], (13..14], [15..16), [20..25], (30..+∞)]
b、获取与指定区间的交集 - subRangeSet(Range<C>)

RangeSet除了支持取补集的方法外,同样也支持取交集的方法.subRangeSet(Range<C>)就是这样一个获取交集的方法,不过它获取交集不是两个RangeSet之间取交集,而是指定一个Range与原有Range集合取交集.这泛化了传统排序集合的headSet、subSet和tailSet视图。

实验代码:

        //测试与指定range取交集
        System.out.println("==========测试subRangeSet方法==============" + rangeSet.subRangeSet(Range.closed(3, 5)));

实验结果:

==========测试subRangeSet方法==============[[3..5]]
c、迭代操作 - asRanges()

之前提到了RangeSet是多个Range区间的集合,那么当我们想对集合中的某些目标区间进行操作时,我们就需要用到asRanges()方法.

asRanges()将RangeSet视为一个Range集合，让我们可以对其进行迭代操作。

实验代码:

System.out.println("==========测试元素所处范围asRanges()方法==============" + rangeSet.asRanges());
        rangeSet.asRanges()
                .stream()
                .filter(Objects::nonNull)
                .forEach(integerRange -> {
                    System.out.println("==========当前Range信息=========" + integerRange);
                    Integer testElement = NumberUtils.INTEGER_ONE;
                    System.out.println("===============当前Range是否包含测试节点========" + integerRange.contains(testElement));
                    System.out.println("===============当前Range最小节点============" + integerRange.lowerEndpoint());
                    System.out.println("===============当前Range最大节点============" + integerRange.upperEndpoint());
                    System.out.println("===============当前Range是否有上限============" + integerRange.hasUpperBound());
                    System.out.println("===============当前Range是否有下限============" + integerRange.hasLowerBound());
                });

实验结果:

==========测试元素所处范围asRanges()方法==============[[1..10], [12..20), (25..30]]

==========当前Range信息=========[1..10]
===============当前Range是否包含测试节点========true
===============当前Range最小节点============1
===============当前Range最大节点============10
===============当前Range是否有上限============true
===============当前Range是否有下限============true

==========当前Range信息=========[12..20)
===============当前Range是否包含测试节点========false
===============当前Range最小节点============12
===============当前Range最大节点============20
===============当前Range是否有上限============true
===============当前Range是否有下限============true

==========当前Range信息=========(25..30]
===============当前Range是否包含测试节点========false
===============当前Range最小节点============25
===============当前Range最大节点============30
===============当前Range是否有上限============true
===============当前Range是否有下限============true

可以看出通过迭代操作，输出了每一个区间所在的最小节点、最大节点、是否有上限、是否有下限以及是否包含指定元素等信息.

3、查询类型

RangeSet除了支持我们上述的关于取交集、补集、迭代操作之外，还直接支持几个查询操作.

a、查询元素是否存在 - contains()

RangeSet中最常用的一个方法,查询整个RangeSet所有区间中是否包含了指定元素.如果包含返回true否则返回false.

实验代码:

        System.out.println("==========测试contains()方法==============" + rangeSet.contains(NumberUtils.INTEGER_ONE));
        System.out.println("==========测试contains()方法==============" + rangeSet.contains(NumberUtils.INTEGER_ZERO));

实验结果:

==========测试contains()方法==============true
==========测试contains()方法==============false
b、查询元素存在哪个区间 - rangeContaining()

有时我们的需求可能并不仅仅只是想知道元素是否存在,更想知道元素所在于哪个区间,这时就需要用到我们的rangeContaining()方法.rangeContaining()方法的作用就在于查询指定元素所在的Range,如果有符合的Range就将其返回,否则返回NULL.

实验代码:

        System.out.println("==========测试rangeContaining()方法==============" + rangeSet.rangeContaining(NumberUtils.INTEGER_ONE));
        System.out.println("==========测试rangeContaining()方法==============" + rangeSet.rangeContaining(NumberUtils.INTEGER_ZERO));

实验结果:

==========测试rangeContaining()方法==============[1..10]
==========测试rangeContaining()方法==============null
c、查询是否包含指定区间 - encloses()、enclosesAll()

RangeSet也提供了验证指定区间是否包含在RangeSet集合中的方法.
encloses(): 查询RangeSet是否包含指定区间.
enclosesAll(): 查询RangeSet是否包含指定的RangeSet.

实验代码:

        //测试是否包含指定区间
        System.out.println("==========测试encloses()方法==============" + rangeSet.encloses(Range.closed(1, 5)));
        System.out.println("==========测试encloses()方法==============" + rangeSet.encloses(Range.closed(-1, 5)));
        
        //测试是否包含指定区间集
        System.out.println("==========测试enclosesAll()方法==============" + rangeSet.enclosesAll(TreeRangeSet.create()));
        System.out.println("==========测试enclosesAll()方法==============" + rangeSet.enclosesAll(rangeSet.complement()));

实验结果:

==========测试encloses()方法==============true
==========测试encloses()方法==============false

==========测试enclosesAll()方法==============true
==========测试enclosesAll()方法==============false
d、获取整个RangeSet边界的区间 - span()方法

除了上述的方法外,RangeSet还提供了一个比较有用的方法 - span(),它可以获取整个并集最大元素、最小元素作为边界的区间.

实验代码:

        System.out.println("==========测试all方法==============" + rangeSet);
        System.out.println("==========测试span()方法==============" + rangeSet.span());
        System.out.println("==========测试span()方法==============" + rangeSet.span().contains(11));

实验结果:

==========测试all方法==============[[1..10], [12..20), (25..30]]
==========测试span()方法==============[1..30]
==========测试span()方法==============true

......未完待续

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