Java基础：List、Set、数据结构、Collections

野性酷女 2024-03-31 15:53 67阅读 0赞

## **第一章 数据结构** ##

### **2.1 数据结构有什么用？** ###

有没有想过怎么`ArrayList`就像一个无限扩充的数组，也好像链表之类的。好用吗？好用，这就是数据结构的用处，只不过你在不知不觉中使用了。

现实世界的存储，我们使用的工具和建模。每种数据结构有自己的优点和缺点，想想如果Google的数据用的是数组的存储，我们还能方便地查询到所需要的数据吗？而算法，在这么多的数据中如何做到最快的插入，查找，删除，也是在追求更快。

我们java是面向对象的语言，就好似自动档轿车，C语言好似手动档吉普。数据结构呢？是变速箱的工作原理。你完全可以不知道变速箱怎样工作，就把自动档的车子从 A点 开到 B点，而且未必就比懂得的人慢。写程序这件事，和开车一样，经验可以起到很大作用，但如果你不知道底层是怎么工作的，就永远只能开车，既不会修车，也不能造车。当然了，数据结构内容比较多，细细的学起来也是相对费功夫的，不可能达到一蹴而就。我们将常见的数据结构：堆栈、队列、数组、链表和红黑树 这几种给大家介绍一下，作为数据结构的入门，了解一下它们的特点即可。

![在这里插入图片描述][525952ea3cf5468aa3d455e9f4b9880c.png_pic_center]

### **2.2 常见的数据结构** ###

数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下：

#### **栈** ####

*  **栈：`stack`，** 又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

*  先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
 *  栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

![在这里插入图片描述][43323211f38146b482a8711657b0bf1c.png_pic_center]

这里两个名词需要注意：

*  **压栈**：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
 *  **弹栈**：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

#### **队列** ####

*  **队列：`queue`，** 简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

*  先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
 *  队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

![在这里插入图片描述][959f3ed7cd854f54ab20cba122acf224.png_pic_center]

#### **数组** ####

*  **数组：`Array`，** 是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。

简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

*  查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

![在这里插入图片描述][4b0d1f172fa04852af5e3dc811f0725d.png_pic_center]

*  增删元素慢
    
     *  **指定索引位置增加元素**：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图
        
        ![在这里插入图片描述][502073fbde494342937a1fbe456e0b88.png_pic_center]
     *  **指定索引位置删除元素**：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图
        
        ![在这里插入图片描述][a58c1d493d9c40969d95f61bc70c446c.png_pic_center]

#### **链表** ####

*  **链表：`linked list`**,由一系列结点`node`（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时i动态生成。每 个结点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是**单向链表**。

![在这里插入图片描述][7aa267dd59494673805239c45313ce79.png_pic_center]

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

*  多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。

![在这里插入图片描述][fb30e9bf4567430fa02ae619b95eb131.png_pic_center]

*  查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素
 *  增删元素快：
    
    ![在这里插入图片描述][951732aa733549679bb4801150f9f6dc.png_pic_center]
    
     *  删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。 ![在这里插入图片描述][b93736bb95164240820fd36bb54cf973.png_pic_center]

#### **红黑树** ####

*  **二叉树**：`binary tree` ,是每个结点不超过2的有序**树（`tree`）**。

简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。

二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。

如图：

![在这里插入图片描述][1e6a940e0b054ed08b14f73c057ef505.png_pic_center]

我们要说的是二叉树的一种比较有意思的叫做**红黑树**，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。

红黑树的约束:

1.  节点可以是红色的或者黑色的
2.  根节点是黑色的
3.  叶子节点(特指空节点)是黑色的
4.  每个红色节点的子节点都是黑色的
5.  任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同

红黑树的特点:

速度特别快，趋近平衡树,查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍

## **第二章 List集合** ##

`Collection`接口中的子类，他们都具备那些特性呢？

接下来介绍`Collection中`的常用几个子类（`java.util.List`集合、`java.util.Set`集合）。

### **2.1 List接口介绍** ###

`java.util.List`接口继承自`Collection`接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了`List`接口的对象称为`List`集合。在`List`集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

看完`API`，我们总结一下：

`List`接口特点：

1.  它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。
2.  它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
3.  集合中可以有重复的元素，通过元素的`equals`方法，来比较是否为重复的元素。

> `List`接口的子类`java.util.ArrayList`类，该类中的方法都是来自`List`中定义。

### **2.2 List接口中常用方法** ###

`List`作为`Collection`集合的子接口，不但继承了`Collection`接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：

*  `public void add(int index, E element)`： 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
 *  `public E get(int index)`：返回集合中指定位置的元素。
 *  `public E remove(int index)`：移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
 *  `public E set(int index, E element)`：用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

`List`集合特有的方法都是跟索引相关：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    /***
     * @Title List_Demo
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/5 22:48
     * @Version 1.0.0
     */
    public class List_Demo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建List集合对象
            List<String> list = new ArrayList<String>();
    
            // 往 尾部添加 指定元素
            list.add("图图");
            list.add("小美");
            list.add("不高兴");
    
            System.out.println(list);
            // add(int index,String s) 往指定位置添加
            list.add(1,"没头脑");
    
            System.out.println(list);
            // String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素
            // 删除索引位置为2的元素
            System.out.println("删除索引位置为2的元素");
            System.out.println(list.remove(2));
    
            System.out.println(list);
    
            // String set(int index,String s)
            // 在指定位置 进行 元素替代（改）
            // 修改指定位置元素
            list.set(0, "三毛");
            System.out.println(list);
    
            // String get(int index)  获取指定位置元素
    
            // 跟size() 方法一起用  来 遍历的
            for(int i = 0;i<list.size();i++){
        
                System.out.println(list.get(i));
            }
            //还可以使用增强for
            for (String string : list) {
        
                System.out.println(string);
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][a29e79e374244980b3c9b025b1dcfb0b.png_pic_center]

## **第三章 `List`的子类** ##

### **3.1 `ArrayList`集合** ###

`java.util.ArrayList`集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以`ArrayList`是最常用的集合。

许多程序员开发时非常随意地使用`ArrayList`完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。

### **3.2 `LinkedList`集合** ###

`java.util.LinkedList`集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

`LinkedList`是一个双向链表，那么双向链表是什么样子的呢，我们用个图了解下

![在这里插入图片描述][b7674a80fc914279b1fd0b92e92911af.png_pic_center]

实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而`LinkedList`提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：

*  `public void addFirst(E e)`：将指定元素插入此列表的开头。
 *  `public void addLast(E e)`：将指定元素添加到此列表的结尾。
 *  `public E getFirst()`：返回此列表的第一个元素。
 *  `public E getLast()`：返回此列表的最后一个元素。
 *  `public E removeFirst()`：移除并返回此列表的第一个元素。
 *  `public E removeLast()`：移除并返回此列表的最后一个元素。
 *  `public E pop()`：从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
 *  `public void push(E e)`：将元素推入此列表所表示的堆栈。
 *  `public boolean isEmpty()`：如果列表不包含元素，则返回`true`。

`LinkedList`是`List`的子类，`List中`的方法`LinkedList`都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解`LinkedList`的特有方法即可。在开发时，`LinkedList`集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。（了解即可）

方法演示：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.LinkedList;
    
    /***
     * @Title LinkedList_Demo
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/5 22:54
     * @Version 1.0.0
     */
    public class LinkedList_Demo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
            //添加元素
            link.addFirst("abc1");
            link.addFirst("abc2");
            link.addFirst("abc3");
            System.out.println(link);
            // 获取元素
            System.out.println(link.getFirst());
            System.out.println(link.getLast());
            // 删除元素
            System.out.println(link.removeFirst());
            System.out.println(link.removeLast());
    
            while (!link.isEmpty()) {
         //判断集合是否为空
                System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
            }
    
            System.out.println(link);
        }
    }

![在这里插入图片描述][3f160dd2ce4548d58ed455fd007d3ac7.png_pic_center]

## **第四章 `Set`接口** ##

`java.util.Set`接口和`java.util.List`接口一样，同样继承自`Collection`接口，它与`Collection`接口中的方法基本一致，并没有对`Collection`接口进行功能上的扩充，只是比`Collection`接口更加严格了。与`List`接口不同的是，`Set`接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

`Set`集合有多个子类，这里我们介绍其中的`java.util.HashSet`、`java.util.LinkedHashSet`这两个集合。

> `Set`集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强`for`。

### **4.1 `HashSet`集合介绍** ###

`java.util.HashSet`是`Set`接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。`java.util.HashSet`底层的实现其实是一个`java.util.HashMap`支持。

`HashSet`是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：`hashCode`与`equals`方法。

我们先来使用一下`Set`集合存储，看下现象，再进行原理的介绍:

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.HashSet;
    
    /***
     * @Title HashSet_Demo
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/5 22:58
     * @Version 1.0.0
     */
    public class HashSet_Demo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            //创建 Set集合
            HashSet<String>  set = new HashSet<String>();
    
            //添加元素
            set.add(new String("cba"));
            set.add("abc");
            set.add("bac");
            set.add("cba");
            //遍历
            for (String name : set) {
        
                System.out.println(name);
            }
        }
    }

输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：

![在这里插入图片描述][535fd8858d0b42179bf22a0f837e62ac.png_pic_center]

> 根据结果我们发现字符串"cba"只存储了一个，也就是说重复的元素set集合不存储。

### 4.2 HashSet集合存储数据的结构（哈希表） ###

什么是哈希表呢？

在`JDK1.8`之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一`hash`值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即`hash`值相等的元素较多时，通过`key`值依次查找的效率较低。而`JDK1.8`中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（`JDK1.8`增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。

![在这里插入图片描述][6da9f8e0abbf4f0e8eadf4de9a347c55.png_pic_center]

看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？

为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：

![在这里插入图片描述][e65bc66c83ee4a769a1483cf62f404bd.png_pic_center]

总而言之，`JDK1.8`引入红黑树大程度优化了`HashMap`的性能，那么对于我们来讲保证`HashSet`集合元素的唯一，其实就是根据对象的`hashCode`和`equals`方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写`hashCode`和`equals`方法建立属于当前对象的比较方式。

### **4.3 `HashSet`存储自定义类型元素** ###

给`HashSet`中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的`hashCode`和`equals`方法，建立自己的比较方式，才能保证`HashSet`集合中的对象唯一

创建自定义`Student`类

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.Objects;
    
    /***
     * @Title Student
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/5 23:03
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Student {
        
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        
        }
    
        public Student(String name, int age) {
        
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
        
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
        
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
        
            if (this == o)
                return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass())
                return false;
            Student student = (Student) o;
            return age == student.age &&
                    Objects.equals(name, student.name);
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
        
            return Objects.hash(name, age);
        }
    
        @Override
        public String toString() {
        
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.HashSet;
    
    /***
     * @Title HashSet_Demo2
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/5 23:04
     * @Version 1.0.0
     */
    public class HashSet_Demo2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            //创建集合对象   该集合中存储 Student类型对象
            HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();
            //存储
            Student stu = new Student("刘德华", 43);
            stuSet.add(stu);
            stuSet.add(new Student("张学友", 44));
            stuSet.add(new Student("郭富城", 43));
            stuSet.add(new Student("黎明", 38));
            stuSet.add(stu);
    
            for (Student stu2 : stuSet) {
        
                System.out.println(stu2);
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][54978b78a149464ea9d31fca15b584f7.png_pic_center]

### **4.4 `LinkedHashSet`** ###

我们知道`HashSet`保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？

在`HashSet`下面有一个子类`java.util.LinkedHashSet`，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码如下:

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.Iterator;
    import java.util.LinkedHashSet;
    import java.util.Set;
    
    /***
     * @Title LinkedHashSet_Demo
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 21:50
     * @Version 1.0.0
     */
    public class LinkedHashSet_Demo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
            set.add("bbb");
            set.add("aaa");
            set.add("abc");
            set.add("ddd");
            Iterator<String> it = set.iterator();
            while (it.hasNext()) {
        
                System.out.println(it.next());
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][fad93daf98024e4d814edce6e7367e2a.png_pic_center]

### **4.5 可变参数** ###

在`JDK1.5`之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化成如下格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){
          }

其实这个书写完全等价与

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){
          }

只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者可以直接传递数据即可。

`JDK1.5`以后。出现了简化操作。`...`用在参数上，称之为可变参数。

同样是代表数组，但是在调用这个带有可变参数的方法时，不用创建数组（这就是简单之处），直接将数组中的元素作为实际参数进行传递，其实编译成的`.class`文件，将这些元素先封装到一个数组中，在进行传递。这些动作都在编译`.class`文件时，自动完成了。

代码演示：

package com.dcxuexi.java16;
    
    /***
     * @Title ChangeArgs
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 21:54
     * @Version 1.0.0
     */
    public class ChangeArgs {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            int[] arr = {
         6, 88, 66, 888, 518 };
            int sum1 = getSum1(arr);
            System.out.println("sum1 = " + sum1);
            // 求 这几个元素和 6, 88, 66, 888, 518
            int sum2 = getSum2(6, 88, 66, 888, 518);
            System.out.println("sum2 = " + sum2);
        }
    
        //完成数组  所有元素的求和 原始写法
          public static int getSum1(int[] arr){
        
            int sum = 0;
            for(int a : arr){
        
                sum += a;
            }
            return sum;
          }
    
        //可变参数写法
        public static int getSum2(int... arr) {
        
            int sum = 0;
            for (int a : arr) {
        
                sum += a;
            }
            return sum;
        }
    }

![在这里插入图片描述][b84b7f4d001c4aad87d7d217b4c65f2c.png_pic_center]

> 上述`add`方法在同一个类中，只能存在一个。因为会发生调用的不确定性

注意：如果在方法书写时，这个方法拥有多参数，参数中包含可变参数，可变参数一定要写在参数列表的末尾位置。

## **第五章 `Collections`** ##

### **5.1 常用功能** ###

`java.utils.Collections`是集合工具类，用来对集合进行操作。部分方法如下：

*  `public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements)`：往集合中添加一些元素。
 *  `public static void shuffle(List<?> list)`：打乱集合顺序。
 *  `public static <T> void sort(List<T> list)`：将集合中元素按照默认规则排序。
 *  `public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )`：将集合中元素按照指定规则排序。

代码演示：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    
    /***
     * @Title Collections_Demo
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 22:00
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Collections_Demo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
            //原来写法
            //list.add(88);
            //list.add(6666);
            //list.add(6);
            //list.add(66);
            //采用工具类 完成 往集合中添加元素
            Collections.addAll(list, 88, 6666, 6,66);
            System.out.println(list);
            //打乱集合顺序
            Collections.shuffle(list);
            System.out.println(list);
            //排序方法
            Collections.sort(list);
            System.out.println(list);
        }
    }

![在这里插入图片描述][3d1209fd267c4394932230d22c32ac33.png_pic_center]

代码演示之后 ，发现我们的集合按照顺序进行了排列，可是这样的顺序是采用默认的顺序，如果想要指定顺序那该怎么办呢？

### **5.2 `Comparator`比较器** ###

我们还是先研究这个方法

*  `public static <T> void sort(List<T> list)`：将集合中元素按照默认规则排序。

不过这次存储的是字符串类型。

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    
    /***
     * @Title Collections_Demo2
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 22:08
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Collections_Demo2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<String>  list = new ArrayList<String>();
            list.add("gaggrge");
            list.add("cvbfhrhr");
            list.add("yryeeyy");
            list.add("ntrgrhttht");
            //排序方法
            Collections.sort(list);
            System.out.println(list);
        }
    }

![在这里插入图片描述][ba2ff9fb9acf436b8f956fbf7ddc8e37.png_pic_center]

我们使用的是默认的规则完成字符串的排序，那么默认规则是怎么定义出来的呢？

说到排序了，简单的说就是两个对象之间比较大小，那么在`JAVA`中提供了两种比较实现的方式，一种是比较死板的采用`java.lang.Comparable`接口去实现，一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的 `java.util.Comparator`接口完成。

那么我们采用的`public static <T> void sort(List<T> list)`这个方法完成的排序，实际上要求了被排序的类型需要实现`Comparable`接口完成比较的功能，在`String`类型上如下：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        }

`String`类实现了这个接口，并完成了比较规则的定义，但是这样就把这种规则写死了，那比如我想要字符串按照第 一个字符降序排列，那么这样就要修改`String`的源代码，这是不可能的了，那么这个时候我们可以使用 `public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )`方法灵活的完成，这个里面就涉及到了`Comparator`这个接口，位于位于`java.util`包下，排序是`comparator`能实现的功能之一，该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：

*  `public int compare(String o1, String o2)`：比较其两个参数的顺序。

> 两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。
> 
> 如果要按照升序排序，则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数） 如果要按照 降序排序 则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）

操作如下：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    import java.util.Comparator;
    
    /***
     * @Title CollectionsDemo3
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 22:12
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Collections_Demo3 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
            list.add("cvbfhrhr");
            list.add("gaggrge");
            list.add("ntrgrhttht");
            list.add("yryeeyy");
            //排序方法  按照第一个单词的降序
            Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
        
                @Override
                public int compare(String o1, String o2) {
        
                    return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);
                }
            });
            System.out.println(list);
        }
    }

![在这里插入图片描述][3746e96a58ef4197be87c2517d4a43b5.png_pic_center]

### **5.3** 简述`Comparable`和`Comparator`两个接口的区别 ###

`Comparable`：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，类的`compareTo`方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现`compareTo()`一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过`Collections.sort`（和`Arrays.sort`）进行自动排序，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。

`Comparator`强行对某个对象进行整体排序。可以将`Comparator`传递给`sort`方法（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。

### **5.4 练习** ###

创建一个学生类，存储到ArrayList集合中完成指定排序操作。

Student 初始类：

测试类：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    
    /***
     * @Title Student_Test
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 22:20
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Student_Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建四个学生对象 存储到集合中
            ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();
            list.add(new Student("刘德华", 57));
            list.add(new Student("张学友", 58));
            list.add(new Student("郭富城", 46));
            list.add(new Student("黎明", 56));
            list.add(new Student("成龙", 63));
    
            //让学生 按照年龄排序 升序
            //Collections.sort(list);//要求 该list中元素类型  必须实现比较器Comparable接口
    
            for (Student student : list) {
        
                System.out.println(student);
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][3b45b3117aeb491a8c55d360c3657ef7.png_pic_center]

发现，当我们调用`Collections.sort()`方法的时候 程序报错了。

原因：如果想要集合中的元素完成排序，那么必须要实现比较器`Comparable`接口。

于是我们就完成了`Student`类的一个实现，如下：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.Objects;
    
    /***
     * @Title Student
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/5 23:03
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Student implements Comparable<Student> {
        
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        
        }
    
        public Student(String name, int age) {
        
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
        
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
        
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
        
            this.age = age;
        }
        
        @Override
        public String toString() {
        
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        // 实现方法
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
        
            return this.age-o.getAge();
        }
    }

再次测试，代码就OK 了效果如下：

![在这里插入图片描述][2911ddc9f86144c6ad5144cc19021c13.png_pic_center]

### **5.5 扩展** ###

如果在使用的时候，想要独立的定义规则去使用 可以采用`Collections.sort(List list,Comparetor c)`方式，自己定义规则：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    import java.util.Comparator;
    
    /***
     * @Title Student_Test
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 22:20
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Student_Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建四个学生对象 存储到集合中
            ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();
            list.add(new Student("刘德华", 57));
            list.add(new Student("张学友", 58));
            list.add(new Student("郭富城", 46));
            list.add(new Student("黎明", 56));
            list.add(new Student("成龙", 63));
    
            //让学生 按照年龄排序 升序
            //Collections.sort(list);//要求 该list中元素类型  必须实现比较器Comparable接口
            Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
        
                @Override
                public int compare(Student o1, Student o2) {
        
                    return o2.getAge()-o1.getAge();
                }
            });
    
            for (Student student : list) {
        
                System.out.println(student);
            }
        }
    }

效果：

![在这里插入图片描述][3dbbb3a777724bcab0a6f3f3a415d9bb.png_pic_center]

如果想要规则更多一些，可以参考下面代码：

package com.dcxuexi.java16;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    import java.util.Comparator;
    
    /***
     * @Title Student_Test
     * @Description TOTD
     * @Auter DongChuang
     * @Date 2022/12/6 22:20
     * @Version 1.0.0
     */
    public class Student_Test {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建四个学生对象 存储到集合中
            ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();
            list.add(new Student("a刘德华", 42));
            list.add(new Student("e张学友", 46));
            list.add(new Student("a郭富城", 46));
            list.add(new Student("c黎明", 46));
            list.add(new Student("a成龙", 63));
    
            //让学生 按照年龄排序 升序
            //Collections.sort(list);//要求 该list中元素类型  必须实现比较器Comparable接口
            Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
        
                @Override
                public int compare(Student o1, Student o2) {
        
                    // 年龄降序
                    int result = o2.getAge()-o1.getAge();//年龄降序
                    if(result==0){
        //第一个规则判断完了 下一个规则 姓名的首字母 升序
                        result = o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);
                    }
                    return result;
                }
            });
    
            for (Student student : list) {
        
                System.out.println(student);
            }
        }
    }

效果如下：

![在这里插入图片描述][1e688aaa1a0f43eb86bc9fd018694afc.png_pic_center]

[525952ea3cf5468aa3d455e9f4b9880c.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/aec1f9bb586d4779b0058905006e9420.png
[43323211f38146b482a8711657b0bf1c.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/ce9b67392cc5415a80e06794c4608eaa.png
[959f3ed7cd854f54ab20cba122acf224.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/f07ef927252f4824917589b87ba1bc9b.png
[4b0d1f172fa04852af5e3dc811f0725d.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/29f74e9486504254872f9d61babe1ec3.png
[502073fbde494342937a1fbe456e0b88.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/a99bddb8f4c04312aaa00172561bc7e5.png
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[1e6a940e0b054ed08b14f73c057ef505.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/cab403f1236b4c52951453a38cee960f.png
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[b7674a80fc914279b1fd0b92e92911af.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/12532d38077c4896b23adfa20081987d.png
[3f160dd2ce4548d58ed455fd007d3ac7.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/dcbac9c800cb4372b9cd65f8cbf037ec.png
[535fd8858d0b42179bf22a0f837e62ac.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/1c1f8157d860436aa5a169a1e1741bdd.png
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