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Java 中 Comparable 和 Comparator 比较

本文,先介绍Comparable 和Comparator两个接口,以及它们的差异;接着,通过示例,对它们的使用方法进行说明。

Comparable 简介

Comparable 是排序接口。

若一个类实现了Comparable接口,就意味着“该类支持排序”。 即然实现Comparable接口的类支持排序,假设现在存在“实现Comparable接口的类的对象的List列表(或数组)”,则该List列表(或数组)可以通过 Collections.sort(或 Arrays.sort)进行排序。

此外,“实现Comparable接口的类的对象”可以用作“有序映射(如TreeMap)”中的键或“有序集合(TreeSet)”中的元素,而不需要指定比较器。

Comparable 定义

Comparable 接口仅仅只包括一个函数,它的定义如下:

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

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

说明:
假设我们通过 x.compareTo(y) 来“比较x和y的大小”。若返回“负数”,意味着“x比y小”;返回“零”,意味着“x等于y”;返回“正数”,意味着“x大于y”。

Comparator 简介

Comparator 是比较器接口。

我们若需要控制某个类的次序,而该类本身不支持排序(即没有实现Comparable接口);那么,我们可以建立一个“该类的比较器”来进行排序。这个“比较器”只需要实现Comparator接口即可。

也就是说,我们可以通过“实现Comparator类来新建一个比较器”,然后通过该比较器对类进行排序。

Comparator 定义

Comparator 接口仅仅只包括两个个函数,它的定义如下:

package java.util;

public interface Comparator<T> {

    int compare(T o1, T o2);

    boolean equals(Object obj);
}

说明:

(01) 若一个类要实现Comparator接口:它一定要实现compareTo(T o1, T o2) 函数,但可以不实现 equals(Object obj) 函数。

为什么可以不实现 equals(Object obj) 函数呢? 因为任何类,默认都是已经实现了equals(Object obj)的。 Java中的一切类都是继承于java.lang.Object,在Object.java中实现了equals(Object obj)函数;所以,其它所有的类也相当于都实现了该函数。

(02) int compare(T o1, T o2) 是“比较o1和o2的大小”。返回“负数”,意味着“o1比o2小”;返回“零”,意味着“o1等于o2”;返回“正数”,意味着“o1大于o2”。

Comparator 和 Comparable 比较

Comparable是排序接口;若一个类实现了Comparable接口,就意味着“该类支持排序”。
而Comparator是比较器;我们若需要控制某个类的次序,可以建立一个“该类的比较器”来进行排序。

我们不难发现:Comparable相当于“内部比较器”,而Comparator相当于“外部比较器”。

我们通过一个测试程序来对这两个接口进行说明。源码如下:

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc "Comparator"和“Comparable”的比较程序。
 *   (01) "Comparable"
 *   它是一个排序接口,只包含一个函数compareTo()。
 *   一个类实现了Comparable接口,就意味着“该类本身支持排序”,它可以直接通过Arrays.sort() 或 Collections.sort()进行排序。
 *   (02) "Comparator"
 *   它是一个比较器接口,包括两个函数:compare() 和 equals()。
 *   一个类实现了Comparator接口,那么它就是一个“比较器”。其它的类,可以根据该比较器去排序。
 *
 *   综上所述:Comparable是内部比较器,而Comparator是外部比较器。
 *   一个类本身实现了Comparable比较器,就意味着它本身支持排序;若它本身没实现Comparable,也可以通过外部比较器Comparator进行排序。
 */
public class CompareComparatorAndComparableTest{

    public static void main(String[] args) {
        // 新建ArrayList(动态数组)
        ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
        // 添加对象到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:%s\n", list);

        // 对list进行排序
        // 这里会根据“Person实现的Comparable<String>接口”进行排序,即会根据“name”进行排序
        Collections.sort(list);
        System.out.printf("Name      sort, list:%s\n", list);

        // 通过“比较器(AscAgeComparator)”,对list进行排序
        // AscAgeComparator的排序方式是:根据“age”的升序排序
        Collections.sort(list, new AscAgeComparator());
        System.out.printf("Asc(age)  sort, list:%s\n", list);

        // 通过“比较器(DescAgeComparator)”,对list进行排序
        // DescAgeComparator的排序方式是:根据“age”的降序排序
        Collections.sort(list, new DescAgeComparator());
        System.out.printf("Desc(age) sort, list:%s\n", list);

        // 判断两个person是否相等
        testEquals();
    }

    /**
     * @desc 测试两个Person比较是否相等。
     *   由于Person实现了equals()函数:若两person的age、name都相等,则认为这两个person相等。
     *   所以,这里的p1和p2相等。
     *
     *   TODO:若去掉Person中的equals()函数,则p1不等于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 %s\n", p1, p2);
        } else {
            System.out.printf("%s NOT EQUAL %s\n", p1, p2);
        }
    }

    /**
     * @desc Person类。
     *       Person实现了Comparable接口,这意味着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;
        }

        /**
         * 比较两个Person是否相等:若它们的name和age都相等,则认为它们相等
         */
        boolean equals(Person person) {
            if (this.age == person.age && this.name == person.name)
                return true;
            return false;
        }

        /**
         * @desc 实现 “Comparable<String>” 的接口,即重写compareTo<T t>函数。
         *  这里是通过“person的名字”进行比较的
         */
        @Override
        public int compareTo(Person person) {
            return name.compareTo(person.name);
            //return this.name - person.name;
        }
    }

    /**
     * @desc AscAgeComparator比较器
     *       它是“Person的age的升序比较器”
     */
    private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {

        @Override 
        public int compare(Person p1, Person p2) {
            return p1.getAge() - p2.getAge();
        }
    }

    /**
     * @desc DescAgeComparator比较器
     *       它是“Person的age的升序比较器”
     */
    private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {

        @Override 
        public int compare(Person p1, Person p2) {
            return p2.getAge() - p1.getAge();
        }
    }

}

下面对这个程序进行说明。

a) Person类定义。如下:

/**
 * Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java!
 */
private static class Person implements Comparable<Person>{
    int age;
    String name;

        ...

    /** 
     * @desc 实现 “Comparable<String>” 的接口,即重写compareTo<T t>函数。
     *  这里是通过“person的名字”进行比较的
     */
    @Override
    public int compareTo(Person person) {
        return name.compareTo(person.name);
        //return this.name - person.name;
    }   
}

说明:

(01) Person类代表一个人,Persong类中有两个属性:age(年纪) 和 name“人名”。
(02) Person类实现了Comparable接口,因此它能被排序。

b) 在main()中,我们创建了Person的List数组(list)。如下:

// 新建ArrayList(动态数组)
ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
// 添加对象到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) 接着,我们打印出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) 然后,我们通过Collections的sort()函数,对list进行排序。

由于Person实现了Comparable接口,因此通过sort()排序时,会根据Person支持的排序方式,即 compareTo(Person person) 所定义的规则进行排序。如下:

// 对list进行排序
// 这里会根据“Person实现的Comparable<String>接口”进行排序,即会根据“name”进行排序
Collections.sort(list);
System.out.printf("Name sort, list:%s\n", list);

e) 对比Comparable和Comparator

我们定义了两个比较器 AscAgeComparator 和 DescAgeComparator,来分别对Person进行 升序 和 降低 排序。

e.1) AscAgeComparator比较器

它是将Person按照age进行升序排序。代码如下:

/**
 * @desc AscAgeComparator比较器
 * 它是“Person的age的升序比较器”  Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java!
 */
private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {

    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p1.getAge() - p2.getAge();
    }
}

e.2) DescAgeComparator比较器

它是将Person按照age进行降序排序。代码如下:

/**
 * @desc DescAgeComparator比较器
 *       它是“Person的age的升序比较器”
 */
private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {

    @Override
    public int compare(Person p1, Person p2) {
        return p2.getAge() - p1.getAge();
    }
}

f) 运行结果
运行程序,输出如下:

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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