java中对象的比较

谁践踏了优雅 2024-02-23 08:12 5阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、 PriorityQueue中插入对象
 *  二、元素的比较
 *   *  2.1 基本类型的比较
     *  2.2 引用类型比较
 *  三、对象的比较
 *   *  3.1 覆写基类的equals
     *  3.2 基于Comparble接口类的比较
     *  3.3 基于比较器比较
     *  3.4 三种方式对比
 *  四、 集合框架中PriorityQueue的比较方式
 *  五、使用PriorityQueue创建大小堆，解决TOPK问题

## 一、 PriorityQueue中插入对象 ##

优先级队列在插入元素时有个要求：插入的元素不能是null或者元素之间必须要能够进行比较，为了简单起见，我们只是插入了Integer类型，那优先级队列中能否插入自定义类型对象呢？

class Card {
    	public int rank; // 数值
    	public String suit; // 花色
    	public Card(int rank, String suit) {
    		this.rank = rank;
    		this.suit = suit;
    	}
    }
    public class TestPriorityQueue {
    	public static void TestPriorityQueue(){
    		PriorityQueue<Card> p = new PriorityQueue<>();
    		p.offer(new Card(1, "♠"));
    		p.offer(new Card(2, "♠"));
    	}
    	public static void main(String[] args) {
    		TestPriorityQueue();
    	}
    }

优先级队列底层使用堆，而向堆中插入元素时，为了满足堆的性质，必须要进行元素的比较，而此时Card是没有办法直接进行比较的，因此抛出异常  
![在这里插入图片描述][8adeef03085541ccaca79737fe3413df.png]

## 二、元素的比较 ##

### 2.1 基本类型的比较 ###

在Java中，基本类型的对象可以直接比较大小。

public class TestCompare {
    	public static void main(String[] args) {
    		int a = 10;
    		int b = 20;
    		System.out.println(a > b);
    		System.out.println(a < b);
    		System.out.println(a == b);
    		
    		char c1 = 'A';
    		char c2 = 'B';
    		System.out.println(c1 > c2);
    		System.out.println(c1 < c2);
    		System.out.println(c1 == c2);
    		
    		boolean b1 = true;
    		boolean b2 = false;
    		System.out.println(b1 == b2);
    		System.out.println(b1 != b2);
    	}
    }

### 2.2 引用类型比较 ###

class Card {
    	public int rank; // 数值
    	public String suit; // 花色
    	public Card(int rank, String suit) {
    		this.rank = rank;
    		this.suit = suit;
    	}
    }
    public class TestPriorityQueue {
    	public static void main(String[] args) {
    		Card c1 = new Card(1, "♠");
    		Card c2 = new Card(2, "♠");
    		Card c3 = c1;
    		//System.out.println(c1 > c2); // 编译报错
    		System.out.println(c1 == c2); // 编译成功 ----> 打印false，因为c1和c2指向的是不同对象
    		//System.out.println(c1 < c2); // 编译报错
    		System.out.println(c1 == c3); // 编译成功 ----> 打印true，因为c1和c3指向的是同一个对象
    	}
    }

Java中**引用类型的变量不能直接按照 > 或者 < 方式进行比较**, 那为什么可以比较？  
因为**对于用户实现自定义类型，都默认继承自Object类，而Object类中提供了equal方法，而默认情况下调用的就是equal方法**，但是该方法的比较规则是：**没有比较引用变量引用的对象内容，而是直接比较引用变量的地址**，但有些情况下该种比较就不符合题意。

// Object中equal的实现是直接比较的是两个引用变量的地址
    public boolean equals(Object obj) {
    	return (this == obj);
    }

## 三、对象的比较 ##

有些情况下，需要比较的是对象中的内容，比如：向优先级队列中插入某个对象时，需要对按照对象中内容来调整堆，那该如何处理呢？

### 3.1 覆写基类的equals ###

public class Card {
    	public int rank; // 数值
    	public String suit; // 花色
    	public Card(int rank, String suit) {
    		this.rank = rank;
    		this.suit = suit;
    	}
    	@Override
    	public boolean equals(Object o) {
    		// 自己和自己比较
    		if (this == o) {
    			return true;
    		}
    		// o如果是null对象，或者o不是Card的子类
    		if (o == null || !(o instanceof Card)) {
    			return false;
    		}
    		// 注意基本类型可以直接比较，但引用类型最好调用其equal方法
    		Card c = (Card)o;
    		return rank == c.rank  && suit.equals(c.suit);
    	}
    }

一般覆写 equals 就是上面演示的:  
1. 如果指向同一个对象，返回 true  
2. 如果传入的为 null，返回 false  
3. 如果传入的对象类型不是 Card，返回 false  
4. 按照类的实现目标完成比较，例如这里只要花色和数值一样，就认为是相同的牌  
5. 注意调用其他引用类型的比较也需要 equals，例如这里的 suit 的比较  
覆写基类equal的方式虽然可以比较，但缺陷是：**equal只能按照相等进行比较，不能按照大于、小于的方式进行比较**。

### 3.2 基于Comparble接口类的比较 ###

Comparble是JDK提供的泛型的比较接口类，源码实现如下：

public interface Comparable<E> {
    	// 返回值:
    	// < 0: 表示 this 指向的对象小于 o 指向的对象
    	// == 0: 表示 this 指向的对象等于 o 指向的对象
    	// > 0: 表示 this 指向的对象大于 o 指向的对象
    	int compareTo(E o);
    }

对于用户自定义类型，如果想按照大小的方式进行比较：**在定义类时，实现Comparble接口即可，然后在类中重写compareTo方法**。

public class Card implements Comparable<Card> {
    	public int rank; // 数值
    	public String suit; // 花色
    	public Card(int rank, String suit) {
    		this.rank = rank;
    		this.suit = suit;
    	}
    	// 根据数值比较，不管花色
    	// 这里我们认为 null 是最小的
    	@Override
    	public int compareTo(Card o) {
    		if (o == null) {
    			return 1;
    		}
    		return rank - o.rank;
    	}
    	public static void main(String[] args){
    		Card p = new Card(1, "♠");
    		Card q = new Card(2, "♠");
    		Card o = new Card(1, "♠");
    		System.out.println(p.compareTo(o)); //  0，表示牌相等
    		System.out.println(p.compareTo(q)); // < 0，表示 p 比较小
    		System.out.println(q.compareTo(p)); // > 0，表示 q 比较大
    	}
    }

Compareble是java.lang中的接口类，可以直接使用。

### 3.3 基于比较器比较 ###

按照比较器方式进行比较，具体步骤如下：

public interface Comparator<T> {
    	// 返回值:
    	// < 0: 表示 o1 指向的对象小于 o2 指向的对象
    	// == 0: 表示 o1 指向的对象等于 o2 指向的对象
    	// > 0: 表示 o1 指向的对象等于 o2 指向的对象
    	int compare(T o1, T o2);
    }

**用户自定义比较器类，实现Comparator接口，覆写Comparator中的compare方法**

class Card {
    	public int rank; // 数值
    	public String suit; // 花色
    	public Card(int rank, String suit) {
    		this.rank = rank;
    		this.suit = suit;
    	}
    }
    //比较器类
    class CardComparator implements Comparator<Card> {
    	// 根据数值比较，不管花色
    	// 这里我们认为 null 是最小的
    	@Override
    	public int compare(Card o1, Card o2) {
    		if (o1 == o2) {
    			return 0;
    		}
    		if (o1 == null) {
    			return -1;
    		}
    		if (o2 == null) {
    			return 1;
    		}
    		return o1.rank - o2.rank;
    	}
    	public static void main(String[] args){
    		Card p = new Card(1, "♠");
    		Card q = new Card(2, "♠");
    		Card o = new Card(1, "♠");
    		// 定义比较器对象
    		CardComparator cmptor = new CardComparator();
    		// 使用比较器对象进行比较
    		System.out.println(cmptor.compare(p, o)); // 0，表示牌相等
    		System.out.println(cmptor.compare(p, q)); // < 0，表示 p 比较小
    		System.out.println(cmptor.compare(q, p)); // > 0，表示 q 比较大
    	}
    }

Comparator是java.util 包中的泛型接口类，使用时必须导入对应的包。

### 3.4 三种方式对比 ###

![在这里插入图片描述][35d09a91d38f4688807c894efc09948d.png]

## 四、 集合框架中PriorityQueue的比较方式 ##

集合框架中的PriorityQueue底层使用堆结构，因此其内部的元素必须要能够比大小，PriorityQueue采用了：Comparble和Comparator两种方式：  
1. **Comparble是默认的内部比较方式**，**如果用户插入自定义类型对象时，该类对象必须要实现Comparble接口，并覆写compareTo方法**。  
2. 用户也可以使用**比较器对象，如果用户插入自定义类型对象时，必须提供一个比较器类，让该类实现Comparator接口并覆写compare方法**。

// JDK中PriorityQueue的实现：
    public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E> implements java.io.Serializable{
    
    	// 默认容量
    	private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11;
    	
    	// 内部定义的比较器对象，用来接收用户实例化PriorityQueue对象时提供的比较器对象
    	private final Comparator<? super E> comparator;
    	
    	// 用户如果没有提供比较器对象，使用默认的内部比较，将comparator置为null
    	public PriorityQueue() {
    		this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, null);
    	}
    	
    	// 如果用户提供了比较器，采用用户提供的比较器进行比较
    	public PriorityQueue(int initialCapacity, Comparator<? super E> comparator) {
    		if (initialCapacity < 1)
    			throw new IllegalArgumentException();
    		this.queue = new Object[initialCapacity];
    		this.comparator = comparator;
    	}
    	// ...
    	// 向上调整：
    	// 如果用户没有提供比较器对象，采用Comparable进行比较否则使用用户提供的比较器对象进行比较
    	private void siftUp(int k, E x) {
    		if (comparator != null)
    			siftUpUsingComparator(k, x);
    		else
    			siftUpComparable(k, x);
    	}
    	// 使用Comparable
    	@SuppressWarnings("unchecked")
    	private void siftUpComparable(int k, E x) {
    		Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>) x;
    		while (k > 0) {
    			int parent = (k - 1) >>> 1;
    			Object e = queue[parent];
    			if (key.compareTo((E) e) >= 0)
    				break;
    			queue[k] = e;
    			k = parent;
    		}
    		queue[k] = key;
    	}
    	// 使用用户提供的比较器对象进行比较
    	@SuppressWarnings("unchecked")
    	private void siftUpUsingComparator(int k, E x) {
    		while (k > 0) {
    			int parent = (k - 1) >>> 1;
    			Object e = queue[parent];
    			if (comparator.compare(x, (E) e) >= 0)
    				break;
    			queue[k] = e;
    			k = parent;
    		}
    		queue[k] = x;
    	}
    }

## 五、使用PriorityQueue创建大小堆，解决TOPK问题 ##

//使用比较器创建小根堆
    class LessIntComp implements Comparator<Integer>{
    	@Override
    	public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    		return o1 - o2;
    	}
    }
    //使用比较器创建大根堆
    class GreaterIntComp implements Comparator<Integer>{
    	@Override
    	public int compare(Integer o1, Integer o2) {
    		return o2 - o1;
    	}
    }
    public class TestDemo<E> {
    	//求最小的K个数，通过比较器创建大根堆
    	public static int[] smallestK(int[] array, int k) {
    		if(k <= 0) {
    			return new int[k];
    		}
    		GreaterIntComp greaterCmp = new GreaterIntComp();
    		PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(greaterCmp);
    		//先将前K个元素，创建大根堆
    		for(int i = 0; i < k; i++) {
    			maxHeap.offer(array[i]);
    		}
    		//从第K+1个元素开始，每次和堆顶元素比较
    		for (int i = k; i < array.length; i++) {
    			int top = maxHeap.peek();
    			if(array[i] < top) {
    				maxHeap.poll();
    				maxHeap.offer(array[i]);
    			}
    		}
    		//取出前K个
    		int[] ret = new int[k];
    		for (int i = 0; i < k; i++) {
    			int val = maxHeap.poll();
    			ret[i] = val;
    		}
    		return ret;
    	}
    	public static void main(String[] args) {
    		int[] array = {4,1,9,2,8,0,7,3,6,5};
    		int[] ret = smallestK(array,3);
    		System.out.println(Arrays.toString(ret));//9 4 1
    	}
    }

[8adeef03085541ccaca79737fe3413df.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/23/acd5a44b181646e4881b145a79d9b69c.png
[35d09a91d38f4688807c894efc09948d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/23/5da8b015c6ec4608a96852bf2bad8c32.png