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Java 中Comparable 和 Comparator的比較

編輯:關於JAVA

本文,先介紹Comparable 和Comparator兩個接口,以及它們的差異;接著,通過示例,對它們的使用方法進行說明。

Comparable 簡介

Comparable 是排序接口。

若一個類實現了Comparable接口,就意味著“該類支持排序”。  即然實現Comparable接口的類支持排序,假設現在存在“實現Comparable接口的類的對象的List列表(或數組)”,則該List列表(或數組)可以通過 Collections.sort(或 Arrays.sort)進行排序。

此外,“實現Comparable接口的類的對象”可以用作“有序映射(如TreeMap)”中的鍵或“有序集合(TreeSet)”中的元素,而不需要指定比較器。

Comparable 定義

Comparable 接口僅僅只包括一個函數,它的定義如下:

package java.lang;
import java.util.*;

public interface Comparable<T> {
   public int compareTo(T o);
}

說明:
假設我們通過 x.compareTo(y) 來“比較x和y的大小”。若返回“負數”,意味著“x比y小”;返回“零”,意味著“x等於y”;返回“正數”,意味著“x大於y”。

Comparator 簡介

Comparator 是比較器接口。

我們若需要控制某個類的次序,而該類本身不支持排序(即沒有實現Comparable接口);那麼,我們可以建立一個“該類的比較器”來進行排序。這個“比較器”只需要實現Comparator接口即可。

也就是說,我們可以通過“實現Comparator類來新建一個比較器”,然後通過該比較器對類進行排序。

Comparator 定義

Comparator 接口僅僅只包括兩個個函數,它的定義如下:

package java.util;
     
public interface Comparator<T> {
     
    int compare(T o1, T o2);
     
    boolean equals(Object obj);
}

說明:
(01) 若一個類要實現Comparator接口:它一定要實現compareTo(T o1, T o2) 函數,但可以不實現 equals(Object obj) 函數。

       為什麼可以不實現 equals(Object obj) 函數呢? 因為任何類,默認都是已經實現了equals(Object obj)的。 Java中的一切類都是繼承於java.lang.Object,在Object.java中實現了equals(Object obj)函數;所以,其它所有的類也相當於都實現了該函數。

(02) int compare(T o1, T o2) 是“比較o1和o2的大小”。返回“負數”,意味著“o1比o2小”;返回“零”,意味著“o1等於o2”;返回“正數”,意味著“o1大於o2”。

Comparator 和 Comparable 比較

Comparable是排序接口;若一個類實現了Comparable接口,就意味著“該類支持排序”。
而Comparator是比較器;我們若需要控制某個類的次序,可以建立一個“該類的比較器”來進行排序。

我們不難發現:Comparable相當於“內部比較器”,而Comparator相當於“外部比較器”。

我們通過一個測試程序來對這兩個接口進行說明。源碼如下:

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;
     
/**
 * @desc "Comparator"和“Comparable”的比較程序。
 *   (01) "Comparable"
 *   它是一個排序接口,只包含一個函數compareTo()。
 *   一個類實現了Comparable接口,就意味著“該類本身支持排序”,它可以直接通過Arrays.sort() 或 Collections.sort()進行排序。
 *   (02) "Comparator"
 *   它是一個比較器接口,包括兩個函數:compare() 和 equals()。
 *   一個類實現了Comparator接口,那麼它就是一個“比較器”。其它的類,可以根據該比較器去排序。
 *
 *   綜上所述:Comparable是內部比較器,而Comparator是外部比較器。
 *   一個類本身實現了Comparable比較器,就意味著它本身支持排序;若它本身沒實現Comparable,也可以通過外部比較器Comparator進行排序。
 */
public class CompareComparatorAndComparableTest{
     
    public static void main(String[] args) {
        // 新建ArrayList(動態數組)
        ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
        // 添加對象到ArrayList中
        list.add(new Person("ccc", 20));
        list.add(new Person("AAA", 30));
        list.add(new Person("bbb", 10));
        list.add(new Person("ddd", 40));
     
        // 打印list的原始序列
        System.out.printf("Original  sort, list:%sn", list);
     
        // 對list進行排序
        // 這裡會根據“Person實現的Comparable<String>接口”進行排序,即會根據“name”進行排序
        Collections.sort(list);
        System.out.printf("Name      sort, list:%sn", list);
     
        // 通過“比較器(AscAgeComparator)”,對list進行排序
        // AscAgeComparator的排序方式是:根據“age”的升序排序
        Collections.sort(list, new AscAgeComparator());
        System.out.printf("Asc(age)  sort, list:%sn", list);
     
        // 通過“比較器(DescAgeComparator)”,對list進行排序
        // DescAgeComparator的排序方式是:根據“age”的降序排序
        Collections.sort(list, new DescAgeComparator());
        System.out.printf("Desc(age) sort, list:%sn", list);
     
        // 判斷兩個person是否相等
        testEquals();
    }
     
    /**
     * @desc 測試兩個Person比較是否相等。
     *   由於Person實現了equals()函數:若兩person的age、name都相等,則認為這兩個person相等。
     *   所以,這裡的p1和p2相等。
     *
     *   TODO:若去掉Person中的equals()函數,則p1不等於p2
     */
    private static void testEquals() {
        Person p1 = new Person("eee", 100);
        Person p2 = new Person("eee", 100);
        if (p1.equals(p2)) {
            System.out.printf("%s EQUAL %sn", p1, p2);
        } else {
            System.out.printf("%s NOT EQUAL %sn", p1, p2);
        }
    }
     
    /**
     * @desc Person類。
     *       Person實現了Comparable接口,這意味著Person本身支持排序
     */
    private static class Person implements Comparable<Person>{
        int age;
        String name;
     
        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
     
        public String getName() {
            return name;
        }
     
        public int getAge() {
            return age;
        }
     
        public String toString() {
            return name + " - " +age;
        }
     
        /**
         * 比較兩個Person是否相等:若它們的name和age都相等,則認為它們相等
         */
        boolean equals(Person person) {
            if (this.age == person.age && this.name == person.name)
                return true;
            return false;
        }
     
        /**
         * @desc 實現 “Comparable<String>” 的接口,即重寫compareTo<T t>函數。
         *  這裡是通過“person的名字”進行比較的
         */
        @Override
        public int compareTo(Person person) {
            return name.compareTo(person.name);
            //return this.name - person.name;
        }
    }
     
    /**
     * @desc AscAgeComparator比較器
     *       它是“Person的age的升序比較器”
     */
    private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {
             
        @Override
        public int compare(Person p1, Person p2) {
            return p1.getAge() - p2.getAge();
        }
    }
     
    /**
     * @desc DescAgeComparator比較器
     *       它是“Person的age的升序比較器”
     */
    private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {
             
        @Override
        public int compare(Person p1, Person p2) {
            return p2.getAge() - p1.getAge();
        }
    }
     
}

查看本欄目

下面對這個程序進行說明。


a) Person類定義。如下:

private static class Person implements Comparable<Person>{
    int age;
    String name;
             
        ...
     
    /** 
     * @desc 實現 “Comparable<String>” 的接口,即重寫compareTo<T t>函數。
     *  這裡是通過“person的名字”進行比較的
     */
    @Override
    public int compareTo(Person person) {
        return name.compareTo(person.name);
        //return this.name - person.name;
    }   
}

說明:
(01) Person類代表一個人,Persong類中有兩個屬性:age(年紀) 和 name“人名”。
(02) Person類實現了Comparable接口,因此它能被排序。


b) 在main()中,我們創建了Person的List數組(list)。如下:

// 新建ArrayList(動態數組)
ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
// 添加對象到ArrayList中
list.add(new Person("ccc", 20));
list.add(new Person("AAA", 30));
list.add(new Person("bbb", 10));
list.add(new Person("ddd", 40));

c) 接著,我們打印出list的全部元素。如下:

// 打印list的原始序列
System.out.printf("Original sort, list:%s\n", list);

d) 然後,我們通過Collections的sort()函數,對list進行排序。

   由於Person實現了Comparable接口,因此通過sort()排序時,會根據Person支持的排序方式,即 compareTo(Person person) 所定義的規則進行排序。如下:

// 對list進行排序
// 這裡會根據“Person實現的Comparable<String>接口”進行排序,即會根據“name”進行排序
Collections.sort(list);
System.out.printf("Name sort, list:%s\n", list);

e) 對比Comparable和Comparator

我們定義了兩個比較器 AscAgeComparator 和 DescAgeComparator,來分別對Person進行 升序 和 降低 排序。


e.1) AscAgeComparator比較器

它是將Person按照age進行升序排序。代碼如下:

/**
 * @desc AscAgeComparator比較器
 *       它是“Person的age的升序比較器”
 */
private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {
     
    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p1.getAge() - p2.getAge();
    }
}

e.2) DescAgeComparator比較器

它是將Person按照age進行降序排序。代碼如下:

/**
 * @desc DescAgeComparator比較器
 *       它是“Person的age的升序比較器”
 */
private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {
     
    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p2.getAge() - p1.getAge();
    }
}

f) 運行結果
運行程序,輸出如下:

Original  sort, list:[ccc - 20, AAA - 30, bbb - 10, ddd - 40]
Name      sort, list:[AAA - 30, bbb - 10, ccc - 20, ddd - 40]
Asc(age)  sort, list:[bbb - 10, ccc - 20, AAA - 30, ddd - 40]
Desc(age) sort, list:[ddd - 40, AAA - 30, ccc - 20, bbb - 10]
eee - 100 EQUAL eee - 100

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