Java接口 Comparable 与接口 Comparator排序方法的区别

淩亂°似流年 2022-04-12 02:25 355阅读 0赞

接口 Comparable<T> 与 接口 Comparator<T> 的区别

一、接口 Comparable<T>

java.lang  
接口 Comparable<T>  
类型参数：  
T - 可以与此对象进行比较的那些对象的类型  
此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，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。

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。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。

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。注意，null 不是任何类的实例，即使 e.equals(null) 返回 false，e.compareTo(null) 也将抛出 NullPointerException。

建议（虽然不是必需的）最好使自然排序与 equals 一致。这是因为在使用自然排序与 equals 不一致的元素（或键）时，没有显式比较器的有序集合（和有序映射表）行为表现“怪异”。尤其是，这样的有序集合（或有序映射表）违背了根据 equals 方法定义的集合（或映射表）的常规协定。

例如，如果将两个键 a 和 b 添加到没有使用显式比较器的有序集合中，使 (!a.equals(b) && a.compareTo(b) == 0)，那么第二个 add 操作将返回 false（有序集合的大小没有增加），因为从有序集合的角度来看，a 和 b 是相等的。

实际上，所有实现 Comparable 的 Java 核心类都具有与 equals 一致的自然排序。java.math.BigDecimal 是个例外，它的自然排序将值相等但精确度不同的 BigDecimal 对象（比如 4.0 和 4.00）视为相等。

从数学上讲，定义给定类 C 上自然排序的关系式 如下：

\{(x, y)|x.compareTo(y) <= 0\}。  
整体排序的商 是：  
\{(x, y)|x.compareTo(y) == 0\}。  
它直接遵循 compareTo 的协定，商是 C 的等价关系，自然排序是 C 的整体排序。当说到类的自然排序与 equals 一致 时，是指自然排序的商是由类的 equals(Object) 方法定义的等价关系。  
\{(x, y)|x.equals(y)\}。  
此接口是 Java Collections Framework 的成员。

方法摘要  
int compareTo(T o)  
比较此对象与指定对象的顺序。

方法详细信息  
compareTo  
int compareTo(T o)  
比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。  
实现类必须确保对于所有的 x 和 y 都存在 sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x)) 的关系。（这意味着如果 y.compareTo(x) 抛出一个异常，则 x.compareTo(y) 也要抛出一个异常。）

实现类还必须确保关系是可传递的：(x.compareTo(y)>0 && y.compareTo(z)>0) 意味着 x.compareTo(z)>0。

最后，实现者必须确保 x.compareTo(y)==0 意味着对于所有的 z，都存在 sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z))。 强烈推荐 (x.compareTo(y)==0) == (x.equals(y)) 这种做法，但并不是 严格要求这样做。一般来说，任何实现 Comparable 接口和违背此条件的类都应该清楚地指出这一事实。推荐如此阐述：“注意：此类具有与 equals 不一致的自然排序。”

在前面的描述中，符号 sgn(expression) 指定 signum 数学函数，该函数根据 expression 的值是负数、零还是正数，分别返回 -1、0 或 1 中的一个值。

参数：  
o - 要比较的对象。  
返回：  
负整数、零或正整数，根据此对象是小于、等于还是大于指定对象。  
抛出：  
ClassCastException - 如果指定对象的类型不允许它与此对象进行比较。

例子1：

package cn.skh.pro;
    import java.io.*;
    import java.util.*;
    class Sort01 implements Comparable<Sort01>{
       String s;
       int a;
       public Sort01(String s,int a) {
    	   this.s=s;
    	   this.a=a;
       }
    	@Override
    	public String toString() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return s+" "+a;
    	}
    	@Override
    	public int compareTo(Sort01 q) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return q.a-this.a;
    	}
    	
    }
    public class Main {
    	public static void main(String[] args) {
    	  Scanner cin=new Scanner(System.in);
    	  Sort01 []q={
    		  new Sort01("skh",15),
    		  new Sort01("SKH",105),
    		  new Sort01("sKh",233)
    	  };
    	  Arrays.sort(q);
    	  for(int i=0;i<3;i++)
    		  System.out.println(q[i]);
    	}
    }

输出结果：

sKh 233  
SKH 105  
skh 15

二、接口 Comparator<T>

java.util  
接口 Comparator<T>  
类型参数：  
T - 此 Comparator 可以比较的对象类型  
所有已知实现类：  
Collator, RuleBasedCollator  
public interface Comparator<T>  
强行对某个对象 collection 进行整体排序 的比较函数。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。

当且仅当对于一组元素 S 中的每个 e1 和 e2 而言，c.compare(e1, e2)==0 与 e1.equals(e2) 具有相等的布尔值时，Comparator c 强行对 S 进行的排序才叫做与 equals 一致 的排序。

当使用具有与 equals 不一致的强行排序能力的 Comparator 对有序 set（或有序映射）进行排序时，应该小心谨慎。假定一个带显式 Comparator c 的有序 set（或有序映射）与从 set S 中抽取出来的元素（或键）一起使用。如果 c 强行对 S 进行的排序是与 equals 不一致的，那么有序 set（或有序映射）将是行为“怪异的”。尤其是有序 set（或有序映射）将违背根据 equals 所定义的 set（或映射）的常规协定。

例如，假定使用 Comparator c 将满足 (a.equals(b) && c.compare(a, b) != 0) 的两个元素 a 和 b 添加到一个空 TreeSet 中，则第二个 add 操作将返回 true（树 set 的大小将会增加），因为从树 set 的角度来看，a 和 b 是不相等的，即使这与 Set.add 方法的规范相反。

注：通常来说，让 Comparator 也实现 java.io.Serializable 是一个好主意，因为它们在可序列化的数据结构（像 TreeSet、TreeMap）中可用作排序方法。为了成功地序列化数据结构，Comparator（如果已提供）必须实现 Serializable。

在算术上，定义给定 Comparator c 对给定对象 set S 实施强行排序 的关系式 为：

\{(x, y) such that c.compare(x, y) <= 0\}.  
此整体排序的商 (quotient) 为：  
\{(x, y) such that c.compare(x, y) == 0\}.  
  
它直接遵循 compare 的协定，商是 S 上的等价关系，强行排序是 S 上的整体排序。当我们说 c 强行对 S 的排序是与 equals 一致 的时，意思是说排序的商是对象的 equals(Object) 方法所定义的等价关系：  
\{(x, y) such that x.equals(y)\}.  
此接口是 Java Collections Framework 的成员。

方法摘要  
int compare(T o1, T o2)  
比较用来排序的两个参数。  
boolean equals(Object obj)  
指示某个其他对象是否“等于”此 Comparator。

方法详细信息  
compare  
int compare(T o1,  
T o2)  
比较用来排序的两个参数。根据第一个参数小于、等于或大于第二个参数分别返回负整数、零或正整数。  
在前面的描述中，符号 sgn(expression) 表示 signum 数学函数，根据 expression 的值为负数、0 还是正数，该函数分别返回 -1、0 或 1。

实现程序必须确保对于所有的 x 和 y 而言，都存在 sgn(compare(x, y)) == -sgn(compare(y, x))。（这意味着当且仅当 compare(y, x) 抛出异常时 compare(x, y) 才必须抛出异常。）

实现程序还必须确保关系是可传递的：((compare(x, y)>0) && (compare(y, z)>0)) 意味着 compare(x, z)>0。

最后，实现程序必须确保 compare(x, y)==0 意味着对于所有的 z 而言，都存在 sgn(compare(x, z))==sgn(compare(y, z))。

虽然这种情况很普遍，但并不 严格要求 (compare(x, y)==0) == (x.equals(y))。一般说来，任何违背这个条件的 Comparator 都应该清楚地指出这一事实。推荐的语言是“注意：此 Comparator 强行进行与 equals 不一致的排序。”

参数：  
o1 - 要比较的第一个对象。  
o2 - 要比较的第二个对象。  
返回：  
根据第一个参数小于、等于或大于第二个参数分别返回负整数、零或正整数。  
抛出：  
ClassCastException - 如果参数的类型不允许此 Comparator 对它们进行比较。  
equals  
boolean equals(Object obj)  
指示某个其他对象是否“等于”此 Comparator。此方法必须遵守 Object.equals(Object) 的常规协定。此外，仅当 指定的对象也是一个 Comparator，并且强行实施与此 Comparator 相同的排序时，此方法才返回 true。因此，comp1.equals(comp2) 意味着对于每个对象引用 o1 和 o2 而言，都存在 sgn(comp1.compare(o1, o2))==sgn(comp2.compare(o1, o2))。  
注意，不 重写 Object.equals(Object) 方法总是 安全的。然而，在某些情况下，重写此方法可以允许程序确定两个不同的 Comparator 是否强行实施了相同的排序，从而提高性能。

覆盖：  
类 Object 中的 equals  
参数：  
obj - 要进行比较的引用对象。  
返回：  
仅当指定的对象也是一个 Comparator，并且强行实施与此 Comparator 相同的排序时才返回 true。  
另请参见：  
Object.equals(Object), Object.hashCode()

eg：

package cn.skh.pro;
    import java.io.*;
    import java.util.*;
    class Sort01{
       String s;
       int a;
       public Sort01(String s,int a) {
    	   this.s=s;
    	   this.a=a;
       }
    	@Override
    	public String toString() {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return s+" "+a;
    	}
    	
    }
    public class Main {
    	public static void main(String[] args) {
    	  Scanner cin=new Scanner(System.in);
    	  Sort01 []q={
    		  new Sort01("skh",15),
    		  new Sort01("SKH",105),
    		  new Sort01("sKh",233)
    	  };
    	  Arrays.sort(q,new Comparator<Sort01>() {
    
    		@Override
    		public int compare(Sort01 x, Sort01 y) {
    			// TODO Auto-generated method stub
    			return y.a-x.a;
    		}
    		  
    	  });
    	  for(int i=0;i<3;i++)
    		  System.out.println(q[i]);
    	}
    }