【数据结构Java版】对象的比较之Comparable与Comparator比较器

青旅半醒 2024-03-30 14:18 80阅读 0赞

**目录**

一、基本类型的比较

二、对象类型的比较

（1）对象类型比较出现的问题

（2）重写基类equals方法

（3）基于Comparable接口的比较

1.实现Comparable接口，重写compareTo方法

（4）基于Comparator比较器的比较

1.用户自定义比较器类，实现Comparator接口

2.覆写Comparator中的compare方法

（5）三种比较方式对比

三、PriorityQueue的比较方式

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## 一、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。基本类型**byte、short、int、long、float、double、boolean、char**

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);
        }
    }

##    二、对象类型的比较 ##

### （1）对象类型比较出现的问题 ###

> class Card \{  
> public int rank; // 数值  
> public String suit; // 花色  
> public Card(int rank, String suit) \{  
> this.rank = rank;  
> 其4this.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**  
> \}  
> \}

c1、c2和c3分别是Card类型的引用变量，上述代码在比较编译时：  
c1 > c2 编译失败  
c1== c2 编译成功  
c1 < c2 编译失败  
从编译结果可以看出，**Java中引用类型的变量不能直接按照 > 或者 < 方式进行比较**。

**==的比较：**

**基本类型 比较元素内容**

**引用类型 比较引用变量的地址**

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：**不是**比较引用变量或者引用对象的内容，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。就需要重写equals方法。

> **// Object中equal的实现，可以看到：直接比较的是两个引用变量的地址**  
> public boolean equals(Object obj) \{  
> return (this == obj);  
> \}  
>

### （2）重写基类equals方法 ###

**instanceof小贴士：**

instanceof是Java的一个二元操作符（运算符），和==，>，<是同一类东西。由于它是由字母组成的，所以也是Java的保留关键字。它的作用是判断其左边对象是否为其右边类的实例，返回boolean类型的数据。可以用来判断继承中的子类的实例是否为父类的实现。相当于c\#中的is操作符。java中的instanceof是通过返回一个布尔值来指出，这个对象是否是这个特定类或者是它的子类的一个实例。

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对象为null或者o不属于Card子类
            if(o==null||!(o instanceof Card)){
                return false;
            }
            Card c= (Card) o;
            return rank==c.rank&&suit.equals(c.suit);
        }
    }

重写equals的步骤：  
**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. 注意下调用其他引用类型的比较也需要 equals，例如这里的 suit 的比较。**

重写基类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）基于Comparable接口的比较 ###

#### 1.实现Comparable接口，重写compareTo方法 ####

Comparable是JDK提供的泛型的比较接口类，源码实现具体如下：  
**Compareble是java.lang中的接口类，可以直接使用**

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

具体用法：通过comparaTo方法的返回值来判断

comparaTo方法的返回值:

**< 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**

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, "♠");
            if(p.compareTo(o)<0){
                System.out.println('p'+"<"+'o');
            }else if(p.compareTo(o)==0){
                System.out.println('p'+"=="+'o');
            }else{
                System.out.println('p'+">"+'o');
            }
        }
    }

### （4）基于Comparator比较器的比较 ###

光有Comparable接口，不足以比较所有的对象。因为不是所有类都实现了Comparable接口。比如java.util.List和java.util.ArrayList与Comparable接口之间就没有关系。这时候就需要使用比较器。

![de6f48c009f345fda8767ad45c63b666.png][]

#### 1.用户自定义比较器类，实现Comparator接口 ####

Comparator是JDK提供的泛型的比较接口类，源码实现具体如下：

public interface Comparator<T>{
        int compare(T o1, T o2);
    }

#### 2.覆写Comparator中的compare方法    ####

import java.util.Comparator;
    class Card {
        public int rank; // 数值
        public String suit; // 花色
        public Card(int rank, String suit) {
            this.rank = rank;
            this.suit = suit;
        }
    }
    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
        }
    }

### （5）三种比较方式对比 ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>覆写的方法</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object.equals</td> 
   <td>因为所有类都是继承自 Object 的，所以直接覆写即可，不过只能比较相等与<br> 否</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Comparable.compareTo</td> 
   <td>需要手动实现接口，侵入性比较强，但一旦实现，每次用该类都有顺序，属于<br> 内部顺序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Comparator.compare</td> 
   <td>需要实现一个比较器对象，对待比较类的侵入性弱，但对算法代码实现侵入性<br> 强</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 三、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. 用户也可以选择使用比较器对象，如果用户插入自定义类型对象时，必须要提供一个比较器类，让该类实现Comparator接口并覆写compare方法。

**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));
            }
        }
    }

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![50babd2ab9a04d6b87017e819dffecb7.png][]

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