《Java 基础篇》三：排序方式

Author: ACatSmiling

Since: 2024-10-01

在 Java 中经常会涉及到对象数组等的排序问题，那么就涉及到对象之间的比较问题。

Java 实现对象排序的方式有两种：

• 自然排序：java.lang.Comparable。
• 定制排序：java.util.Comparator。

自然排序

自然排序：java.lang.Comparable 接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序，这种排序被称为类的自然排序。

实现 Comparable 接口的类必须重写 compareTo(Object obj)，两个对象通过 compareTo(Object obj) 的返回值来比较大小。

重写compareTo(Object obj)的规则：如果当前对象 this 大于形参对象 obj，则返回正整数，如果当前对象 this 小于形参对象 obj，则返回负整数，如果当前对象 this 等于形参对象 obj，则返回零。

实现 Comparable 接口的对象列表或数组，可以通过Collections.sort()（针对集合）或Arrays.sort()（针对数组）进行自动排序。实现此接口的对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。示例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 集合排序
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("AA");
        list.add("VV");
        list.add("BB");
        list.add("AC");
        list.add("CC");
        list.add("EE");
        list.add("DE");
        for (String str : list) {
            System.out.print(str + " ");// AA VV BB AC CC EE DE
        }
        System.out.println();
        Collections.sort(list);
        for (String str : list) {
            System.out.print(str + " ");// AA AC BB CC DE EE VV
        }
        System.out.println();

        // 数组排序
        String[] strings = {"AA", "VV", "BB", "AC", "CC", "EE", "DE"};
        System.out.println(Arrays.toString(strings));// [AA, VV, BB, AC, CC, EE, DE]
        Arrays.sort(strings);
        System.out.println(Arrays.toString(strings));// [AA, AC, BB, CC, DE, EE, VV]
    }
}

对于类 C 的每一个 e1 和 e2 来说，当且仅当e1.compareTo(e2) == 0与e1.equals(e2)具有相同的 boolean 值时，类 C 的自然排序才叫做与 equals 一致。建议（虽然不是必需的）最好使自然排序与 equals 一致。

Comparable 的典型实现：（默认都是从小到大排列的）

• String 类：按照字符串中字符的 Unicode 值进行比较。
• Character 类：按照字符的 Unicode 值来进行比较。
• 数值类型对应的包装类以及 BigInteger 类、BigDecimal 类：按照它们对应的数值大小进行比较。
• Boolean 类：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例。
• Date 类、Time 类等：后面的日期时间比前面的日期时间大。

对于自定义类来说，如果需要排序，我们可以让自定义类实现 Comparable 接口，并重写 compareTo(Object obj)，在 compareTo(Object obj) 中，指明如何排序。示例：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Goods[] arr = new Goods[5];
        arr[0] = new Goods("lenovo", 34);
        arr[1] = new Goods("dell", 43);
        arr[2] = new Goods("xiaomi", 12);
        arr[3] = new Goods("huawei", 65);
        arr[4] = new Goods("microsoft", 43);

        // 排序前：[Goods{name='lenovo', price=34.0}, Goods{name='dell', price=43.0}, Goods{name='xiaomi', price=12.0}, Goods{name='huawei', price=65.0}, Goods{name='microsoft', price=43.0}]
        System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(arr));
        Arrays.sort(arr);
        // 排序后：[Goods{name='xiaomi', price=12.0}, Goods{name='lenovo', price=34.0}, Goods{name='microsoft', price=43.0}, Goods{name='dell', price=43.0}, Goods{name='huawei', price=65.0}]
        System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }
}

class Goods implements Comparable {
    private String name;
    private double price;

    public Goods() {
    }

    public Goods(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Goods{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }

    // 先按照价格从低到高进行排序，如果价格相同，再按照名称从高到低进行排序
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Goods) {
            Goods goods = (Goods) o;
            if (this.price > goods.price) {
                return 1;
            } else if (this.price < goods.price) {
                return -1;
            } else {
                return -this.name.compareTo(goods.name);
            }
            // return Double.compare(this.getPrice(), goods.getPrice());
        }
        throw new RuntimeException("传入的数据类型有误");
    }
}

定制排序

定制排序：当元素的类型没有实现 java.lang.Comparable 接口而又不方便修改代码，或者实现了 java.lang.Comparable 接口的排序规则不适合当前的操作，那么可以考虑使用 Comparator 的对象来排序，强行对多个对象进行整体排序的比较。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 集合排序
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("AA");
        list.add("VV");
        list.add("BB");
        list.add("AC");
        list.add("CC");
        list.add("EE");
        list.add("DE");
        for (String str : list) {
            System.out.print(str + " ");// AA VV BB AC CC EE DE
        }
        System.out.println();
        // 不再以String本身默认的从小到大排序，而是从大到小排序
        Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o2.compareTo(o1);
            }
        });
        for (String str : list) {
            System.out.print(str + " ");// VV EE DE CC BB AC AA
        }
        System.out.println();

        // 数组排序
        String[] strings = {"AA", "VV", "BB", "AC", "CC", "EE", "DE"};
        System.out.println(Arrays.toString(strings));// [AA, VV, BB, AC, CC, EE, DE]
        // 不再以String本身默认的从小到大排序，而是从大到小排序
        Arrays.sort(strings, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return -o1.compareTo(o2);
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(strings));// [VV, EE, DE, CC, BB, AC, AA]
    }
}

重写compare(Object o1,Object o2)，比较 o1 和 o2 的大小： 如果方法返回正整数，则表示 o1 大于 o2；如果返回 0，表示相等；返回负整数，表示 o1 小于 o2。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Goods[] arr = new Goods[5];
        arr[0] = new Goods("lenovo", 34);
        arr[1] = new Goods("dell", 43);
        arr[2] = new Goods("xiaomi", 12);
        arr[3] = new Goods("huawei", 65);
        arr[4] = new Goods("lenovo", 43);

        // 排序前：[Goods{name='lenovo', price=34.0}, Goods{name='dell', price=43.0}, Goods{name='xiaomi', price=12.0}, Goods{name='huawei', price=65.0}, Goods{name='lenovo', price=43.0}]
        System.out.println("排序前：" + Arrays.toString(arr));
        // 不以 Goods 本身的自然排序方式排序，更改为：按产品名称从低到高进行排序，如果名称相同，再按照价格从高到低进行排序
        Arrays.sort(arr, new Comparator<Goods>() {
            @Override
            public int compare(Goods o1, Goods o2) {
                if (!o1.getName().equals(o2.getName())) {
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
                } else {
                    if (o1.getPrice() < o2.getPrice()) {
                        return 1;
                    } else if (o1.getPrice() > o2.getPrice()) {
                        return -1;
                    }
                }
                return 0;
            }
        });
        // 排序后：[Goods{name='dell', price=43.0}, Goods{name='huawei', price=65.0}, Goods{name='lenovo', price=43.0}, Goods{name='lenovo', price=34.0}, Goods{name='xiaomi', price=12.0}]
        System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(arr));
    }
}

class Goods implements Comparable {
    private String name;
    private double price;

    public Goods() {
    }

    public Goods(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Goods{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }

    // 先按照价格从低到高进行排序，如果价格相同，再按照名称从高到低进行排序
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Goods) {
            Goods goods = (Goods) o;
            if (this.price > goods.price) {
                return 1;
            } else if (this.price < goods.price) {
                return -1;
            } else {
                return -this.name.compareTo(goods.name);
            }
            // return Double.compare(this.getPrice(), goods.getPrice());
        }
        throw new RuntimeException("传入的数据类型有误");
    }
}

可以将 Comparator 传递给sort()，比如：Collections.sort()或Arrays.sort()，从而允许在排序顺序上实现精确控制。

还可以使用 Comparator 来控制某些数据结构（如有序 set 或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象 collection 提供排序。

Comparable VS Comparator

二者的区别：

• Comparable 接口的方式一旦指定，能够保证 Comparable 接口实现类的对象在任何位置都可以比较大小。
• Comparator 接口属于临时性的比较，什么时候需要什么时候实现。

原文链接

https://github.com/ACatSmiling/zero-to-zero/blob/main/JavaLanguage/java.md