前言

當(dāng)指執(zhí)行插入排序、希爾排序、歸并排序等算法時(shí)，比較兩個(gè)對(duì)象“大小”的比較操作。我們很容易理解整型的 i>j 這樣的比較方式，但當(dāng)我們對(duì)多個(gè)對(duì)象進(jìn)行排序時(shí)，如何比較兩個(gè)對(duì)象的“大小”呢？這樣的比較 stu1 > stu2 顯然是不可能通過(guò)編譯的。為了解決如何比較兩個(gè)對(duì)象大小的問(wèn)題，JDK提供了兩個(gè)接口 java.lang.Comparable 和 java.util.Comparator 。

一、自然排序：java.lang.Comparable

Comparable 接口中只提供了一個(gè)方法： compareTo(Object obj) ，該方法的返回值是 int 。如果返回值為正數(shù)，則表示當(dāng)前對(duì)象(調(diào)用該方法的對(duì)象)比 obj 對(duì)象“大”；反之“小”；如果為零的話，則表示兩對(duì)象相等。

下面是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Comparable 接口的 Student 類：

public class Student implements Comparable { 
 
 private int id; 
  
 private String name; 
 
 public Student() { 
  super(); 
 } 
 
 @Override 
 public int compareTo(Object obj) { 
  if (obj instanceof Student) { 
   Student stu = (Student) obj; 
   return id - stu.id; 
  } 
  return 0; 
 } 
 
 @Override 
 public String toString() { 
  return "<" + id + ", " + name + ">"; 
 } 
} 

Student 實(shí)現(xiàn)了自然排序接口 Comparable ，那么我們是怎么利用這個(gè)接口對(duì)一組 Student 對(duì)象進(jìn)行排序的呢？我們?cè)趯W(xué)習(xí)數(shù)組的時(shí)候，使用了一個(gè)類來(lái)給整型數(shù)組排序： java.util.Arrays 。我們使用 Arrays 的 sort 方法來(lái)給整型數(shù)組排序。翻翻 API 文檔就會(huì)發(fā)現(xiàn)， Arrays 里給出了 sort 方法很多重載形式，其中就包括 sort(Object[] obj) ，也就是說(shuō) Arryas 也能對(duì)對(duì)象數(shù)組進(jìn)行排序，排序過(guò)程中比較兩個(gè)對(duì)象“大小”時(shí)使用的就是 Comparable 接口的 compareTo 方法。

public class CompareTest { 
 
 public static void main(String[] args) { 
  Student stu1 = new Student(1, "Little"); 
  Student stu2 = new Student(2, "Cyntin"); 
  Student stu3 = new Student(3, "Tony"); 
  Student stu4 = new Student(4, "Gemini"); 
   
  Student[] stus = new Student[4]; 
  stus[0] = stu1; 
  stus[1] = stu4; 
  stus[2] = stu3; 
  stus[3] = stu2; 
  System.out.println(“Array: ” + Arrays.toString(stus)); 
  Arrays.sort(stus); 
  System.out.println(“Sort: ” + Arrays.toString(stus)); 
 } 
} 

Student 數(shù)組里添加元素的順序并不是按學(xué)號(hào) id 來(lái)添加的。調(diào)用了 Arrays.sort(stus) 之后，對(duì) Student 數(shù)組進(jìn)行排序，不管 sort 是使用哪種排序算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比較兩個(gè)對(duì)象“大小”這個(gè)操作，它是肯定要做的。那么如何比較兩個(gè)對(duì)象的“大小”？ Student 實(shí)現(xiàn)的 Comparable 接口就發(fā)揮作用了。 sort 方法會(huì)將待比較的那個(gè)對(duì)象強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成 Comparable ，并調(diào)用 compareTo 方法，根據(jù)其返回值來(lái)判斷這兩個(gè)對(duì)象的“大小”。所以，在這個(gè)例子中排序后的原 Student 亂序數(shù)組就變成了按學(xué)號(hào)排序的 Student 數(shù)組。

但是我們注意到，排序算法和 Student 類綁定了， Student 只有一種排序算法。但現(xiàn)實(shí)社會(huì)不是這樣的，如果我們不想按學(xué)號(hào)排序怎么辦？假如，我們想按姓名來(lái)給學(xué)生排序怎么辦？我們只能修改 Student 類的 Comparable 接口的 compareTo 方法，改成按姓名排序。如果在同一個(gè)系統(tǒng)里有兩個(gè)操作，一個(gè)是按學(xué)號(hào)排序，另外一個(gè)是按姓名排序，這怎么辦？不可能在 Student 類體中寫(xiě)兩個(gè) compareTo 方法的實(shí)現(xiàn)。這么看來(lái)Comparable就有局限性了。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，JDK 還為我們提供了另外一個(gè)排序方式，也就是下面要說(shuō)的比較器排序。

二、比較器排序：java.util.Comparator

上面我提到了，之所以提供比較器排序接口，是因?yàn)橛袝r(shí)需要對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行多種不同方式的排序，這點(diǎn)自然排序 Comparable 不能實(shí)現(xiàn)。另外， Comparator 接口的一個(gè)好處是將比較排序算法和具體的實(shí)體類分離了。

翻翻 API 會(huì)發(fā)現(xiàn)， Arrays.sort 還有種重載形式：sort(T[] a, Comparator<? super T> c) ，這個(gè)方法參數(shù)的寫(xiě)法用到了泛型，我們還沒(méi)講到。我們可以把它理解成這樣的形式： sort(Object[] a, Comparator c) ，這個(gè)方法的意思是按照比較器 c 給出的比較排序算法，對(duì) Object 數(shù)組進(jìn)行排序。Comparator 接口中定義了兩個(gè)方法： compare(Object o1, Object o2) 和 equals 方法，由于 equals 方法所有對(duì)象都有的方法，因此當(dāng)我們實(shí)現(xiàn) Comparator 接口時(shí)，我們只需重寫(xiě) compare 方法，而不需重寫(xiě) equals 方法。Comparator 接口中對(duì)重寫(xiě) equals 方法的描述是：“注意，不重寫(xiě) Object.equals(Object) 方法總是安全的。然而，在某些情況下，重寫(xiě)此方法可以允許程序確定兩個(gè)不同的 Comparator 是否強(qiáng)行實(shí)施了相同的排序，從而提高性能?！?。我們只需知道第一句話就OK了，也就是說(shuō)，可以不用去想應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn) equals 方法，因?yàn)榧词刮覀儾伙@示實(shí)現(xiàn) equals 方法，而是使用Object類的 equals 方法，代碼依然是安全的。

那么我們來(lái)寫(xiě)個(gè)代碼，來(lái)用一用比較器排序。還是用 Student 類來(lái)做，只是沒(méi)有實(shí)現(xiàn) Comparable 接口。由于比較器的實(shí)現(xiàn)類只用顯示實(shí)現(xiàn)一個(gè)方法，因此，我們可以不用專門(mén)寫(xiě)一個(gè)類來(lái)實(shí)現(xiàn)它，當(dāng)我們需要用到比較器時(shí)，可以寫(xiě)個(gè)匿名內(nèi)部類來(lái)實(shí)現(xiàn) Comparator 。

下面是我們的按姓名排序的方法：

public void sortByName () { 
 Student stu1 = new Student(1, "Little"); 
 Student stu2 = new Student(2, "Cyntin"); 
 Student stu3 = new Student(3, "Tony"); 
 Student stu4 = new Student(4, "Gemini"); 
  
 Student[] stus = new Student[4]; 
 stus[0] = stu1; 
 stus[1] = stu4; 
 stus[2] = stu3; 
 stus[3] = stu2; 
 System.out.println("Array: " + Arrays.toString(stus)); 
 
 Arrays.sort(stus, new Comparator() { 
 
  @Override 
  public int compare(Object o1, Object o2) { 
   if (o1 instanceof Student && o2 instanceof Student) { 
    Student s1 = (Student) o1; 
    Student s2 = (Student) o2; 
    //return s1.getId() - s2.getId(); // 按Id排 
    return s1.getName().compareTo(s2.getName()); // 按姓名排 
   } 
   return 0; 
  } 
   
 }); 
  
 System.out.println("Sorted: " + Arrays.toString(stus)); 
} 

當(dāng)我們需要對(duì)Student按學(xué)號(hào)排序時(shí)，只需修改我們的排序方法中實(shí)現(xiàn)Comparator的內(nèi)部類中的代碼，而不用修改 Student 類。

注意： 當(dāng)然，你也可以用 Student 類實(shí)現(xiàn) Comparator 接口，這樣Student就是（is a）比較器了（Comparator）。當(dāng)需要使用這種排序的時(shí)候，將 Student 看作 Comparator 來(lái)使用就可以了，可以將 Student 作為參數(shù)傳入 sort 方法，因?yàn)?Student is a Comparator 。但這樣的代碼不是個(gè)優(yōu)秀的代碼，因?yàn)槲覀冎允褂帽容^器（Comparator），其中有個(gè)重要的原因就是，這樣可以把比較算法和具體類分離，降低類之間的耦合。

TreeSet對(duì)這兩種比較方式都提供了支持，分別對(duì)應(yīng)著TreeSet的兩個(gè)構(gòu)造方法：

　    1、TreeSet()：根據(jù)TreeSet中元素實(shí)現(xiàn)的 Comparable 接口的 compareTo 方法比較排序

　　 2、TreeSet(Comparator comparator)：根據(jù)給定的 comparator 比較器，對(duì) TreeSet 中的元素比較排序

當(dāng)向 TreeSet 中添加元素時(shí)，TreeSet 就會(huì)對(duì)元素進(jìn)行排序。至于是用自然排序還是用比較器排序，就看你的 TreeSet 構(gòu)造是怎么寫(xiě)的了。當(dāng)然，添加第一個(gè)元素時(shí)不會(huì)進(jìn)行任何比較， TreeSet 中都沒(méi)有元素，和誰(shuí)比去??？

下面，分別給出使用兩種排序比較方式的 TreeSet 測(cè)試代碼：

/** 
 * 使用自然排序 
 * Student必須實(shí)現(xiàn)Comparable接口，否則會(huì)拋出ClassCastException 
 */ 
public void testSortedSet3() { 
 Student stu1 = new Student(1, "Little"); 
 Student stu2 = new Student(2, "Cyntin"); 
 Student stu3 = new Student(3, "Tony"); 
 Student stu4 = new Student(4, "Gemini"); 
 
 SortedSet set = new TreeSet(); 
 set.add(stu1); 
 set.add(stu3); // 若Student沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Comparable接口，拋出ClassCastException 
 set.add(stu4); 
 set.add(stu2); 
 set.add(stu4); 
 set.add(new Student(12, "Little")); 
 
 System.out.println(set); 
} 

/** 
 * 使用比較器排序 
 * Student可以只是個(gè)簡(jiǎn)單的Java類，不用實(shí)現(xiàn)Comparable接口 
 */ 
public void testSortedSet3() { 
 Student stu1 = new Student(1, "Little"); 
 Student stu2 = new Student(2, "Cyntin"); 
 Student stu3 = new Student(3, "Tony"); 
 Student stu4 = new Student(4, "Gemini"); 
 
 SortedSet set = new TreeSet(new Comparator() { 
 
  @Override 
  public int compare(Object o1, Object o2) { 
   if (o1 instanceof Student 
     && o2 instanceof Student) { 
    Student s1 = (Student) o1; 
    Student s2 = (Student) o2; 
    return s1.getName().compareTo(s2.getName()); 
   } 
   return 0; 
  } 
   
 }); 
 
 set.add(stu1); 
 set.add(stu3); 
 set.add(stu4); 
 set.add(stu2); 
 set.add(stu4); 
 set.add(new Student(12, "Little")); 
 
 System.out.println(set); 
} 

另外，介紹個(gè)工具類，java.util.Collections。注意，這不是Collection接口。Collections很像Arrays類。Arrays提供了一系列用于對(duì)數(shù)組操作的靜態(tài)方法，查找排序等等。Collections也提供了一系列這樣的方法，只是它是用于處理集合的，雖然Collections類和Collection接口很像，但是不要被Collections的名字給欺騙了，它不是只能處理Collection接口以及子接口的實(shí)現(xiàn)類，同樣也可以處理Map接口的實(shí)現(xiàn)類。

總結(jié)

Java中自然排序和比較器排序的介紹就到這里了，文章介紹的還是相對(duì)詳細(xì)的，希望能對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作帶來(lái)一定的幫助，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流。

最新評(píng)論