Java 中 Comparable 和 Comparator 比较

忘是亡心i 2022-07-12 06:10 263阅读 0赞

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。

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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”。

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**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：

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

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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”。

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**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：

![ExpandedBlockStart.gif][]

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1 import java.util.*;
      2 import java.lang.Comparable;
      3 
      4 /**
      5  * @desc "Comparator"和“Comparable”的比较程序。
      6  *   (01) "Comparable"
      7  *   它是一个排序接口，只包含一个函数compareTo()。
      8  *   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。
      9  *   (02) "Comparator"
     10  *   它是一个比较器接口，包括两个函数：compare() 和 equals()。
     11  *   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。
     12  *
     13  *   综上所述：Comparable是内部比较器，而Comparator是外部比较器。
     14  *   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。
     15  */
     16 public class CompareComparatorAndComparableTest{
     17 
     18     public static void main(String[] args) {
     19         // 新建ArrayList(动态数组)
     20         ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
     21         // 添加对象到ArrayList中
     22         list.add(new Person("ccc", 20));
     23         list.add(new Person("AAA", 30));
     24         list.add(new Person("bbb", 10));
     25         list.add(new Person("ddd", 40));
     26 
     27         // 打印list的原始序列
     28         System.out.printf("Original  sort, list:%s\n", list);
     29 
     30         // 对list进行排序
     31         // 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
     32         Collections.sort(list);
     33         System.out.printf("Name      sort, list:%s\n", list);
     34 
     35         // 通过“比较器(AscAgeComparator)”，对list进行排序
     36         // AscAgeComparator的排序方式是：根据“age”的升序排序
     37         Collections.sort(list, new AscAgeComparator());
     38         System.out.printf("Asc(age)  sort, list:%s\n", list);
     39 
     40         // 通过“比较器(DescAgeComparator)”，对list进行排序
     41         // DescAgeComparator的排序方式是：根据“age”的降序排序
     42         Collections.sort(list, new DescAgeComparator());
     43         System.out.printf("Desc(age) sort, list:%s\n", list);
     44 
     45         // 判断两个person是否相等
     46         testEquals();
     47     }
     48 
     49     /**
     50      * @desc 测试两个Person比较是否相等。
     51      *   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。
     52      *   所以，这里的p1和p2相等。
     53      *
     54      *   TODO：若去掉Person中的equals()函数，则p1不等于p2
     55      */
     56     private static void testEquals() {
     57         Person p1 = new Person("eee", 100);
     58         Person p2 = new Person("eee", 100);
     59         if (p1.equals(p2)) {
     60             System.out.printf("%s EQUAL %s\n", p1, p2);
     61         } else {
     62             System.out.printf("%s NOT EQUAL %s\n", p1, p2);
     63         }
     64     }
     65 
     66     /**
     67      * @desc Person类。
     68      *       Person实现了Comparable接口，这意味着Person本身支持排序
     69      */
     70     private static class Person implements Comparable<Person>{
     71         int age;
     72         String name;
     73 
     74         public Person(String name, int age) {
     75             this.name = name;
     76             this.age = age;
     77         }
     78 
     79         public String getName() {
     80             return name;
     81         }
     82 
     83         public int getAge() {
     84             return age;
     85         }
     86 
     87         public String toString() {
     88             return name + " - " +age;
     89         }
     90 
     91         /**
     92          * 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
     93          */
     94         boolean equals(Person person) {
     95             if (this.age == person.age && this.name == person.name)
     96                 return true;
     97             return false;
     98         }
     99 
    100         /**
    101          * @desc 实现 “Comparable<String>” 的接口，即重写compareTo<T t>函数。
    102          *  这里是通过“person的名字”进行比较的
    103          */
    104         @Override
    105         public int compareTo(Person person) {
    106             return name.compareTo(person.name);
    107             //return this.name - person.name;
    108         }
    109     }
    110 
    111     /**
    112      * @desc AscAgeComparator比较器
    113      *       它是“Person的age的升序比较器”
    114      */
    115     private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {
    116         
    117         @Override 
    118         public int compare(Person p1, Person p2) {
    119             return p1.getAge() - p2.getAge();
    120         }
    121     }
    122 
    123     /**
    124      * @desc DescAgeComparator比较器
    125      *       它是“Person的age的升序比较器”
    126      */
    127     private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {
    128         
    129         @Override 
    130         public int compare(Person p1, Person p2) {
    131             return p2.getAge() - p1.getAge();
    132         }
    133     }
    134 
    135 }

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下面对这个程序进行说明。

**a) Person类定义**。如下：

![复制代码][copycode.gif]

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;
        }   
    }

![复制代码][copycode.gif]

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：

![复制代码][copycode.gif]

// 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));

![复制代码][copycode.gif]

**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：

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/**
     * @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();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**e.2) DescAgeComparator比较器**

它是将Person按照age进行降序排序。代码如下：

![复制代码][copycode.gif]

/**
     * @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();
        }
    }

![复制代码][copycode.gif]

**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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