Java 中的自定义排序实现方法

文章目录

  • Java 中的自定义排序实现方法
    • 1. 使用自定义比较器对数组进行排序
      • 1.1 实现`Comparator`接口
      • 1.2 使用`Arrays.sort()`方法
      • 1.3 匿名内部类
      • 1.4 代码结果
    • 2. 使用自定义比较器对集合进行排序
      • 2.1 实现`Comparable`接口
      • 2.2 使用`Collections.sort()`方法
      • 2.3 使用Lambda表达式
      • 2.4 代码结果
    • 比较器的排序规则
      • 返回值规则
      • 举例
      • 注意点
    • 比较两个接口
      • `Comparable` 接口
      • `Comparator` 接口
      • 总结
    • 比较两个方法
      • Arrays.Sort ()
      • Collections.Sort ()
      • 关键区别

Java 中的自定义排序实现方法

在Java中，排序是经常需要用到的操作，Java提供了两种通用的排序方法：

  • Arrays.sort()方法: 适用于基本类型数组和对象数组。
  • Collections.sort()方法: 适用于实现了Comparable接口的集合。

但是有时我们想自定义排序的规则，就要使用这两种方法的重载版本，传入自定义的比较器（Comparator）对象。

1. 使用自定义比较器对数组进行排序

1.1 实现Comparator接口

要自定义数组的排序规则，首先需要创建一个类，实现Comparator接口。该接口只有一个方法：

int compare(T o1, T o2);

该方法用于比较两个元素，并返回一个整数：

  • 如果o1小于o2，则返回-1。
  • 如果o1等于o2，则返回0。
  • 如果o1大于o2，则返回1。

例如，要按照字符串的长度对字符串数组进行排序，可以定义如下比较器：

class StringLengthComparator implements Comparator<String> {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return s1.length() - s2.length();}
}

1.2 使用Arrays.sort()方法

有了自定义比较器之后，就可以使用Arrays.sort()方法对数组进行排序。该方法的重载版本接受一个数组和一个比较器对象作为参数：

Arrays.sort(array, comparator);

例如，要按照字符串的长度对字符串数组strArray进行排序，可以使用如下代码：

String[] strArray = {"abc", "12345", "abcdef"};
StringLengthComparator comparator = new StringLengthComparator();
Arrays.sort(strArray, comparator);

1.3 匿名内部类

如果只是为了简单的排序需求，可以使用匿名内部类来实现Comparator接口。例如，要按照字符串的自然顺序对字符串数组进行排序，可以使用如下代码：

Arrays.sort(strArray, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return s1.compareTo(s2);}
});

1.4 代码结果

class StringLengthComparator implements Comparator<String> {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return s1.length() - s2.length(); // to sort in ascending order}}public static void compareStrings2() {String[] strArray = { "12345", "abc", "abcdef" };StringLengthComparator comparator = new StringLengthComparator();Arrays.sort(strArray, comparator);System.out.println(Arrays.toString(strArray));// Output: [abc, 12345, abcdef]/** 解释：`StringLengthComparator`类实现了`Comparator`接口* 并重写了`compare()`方法，以便根据字符串的长度进行比较。* `Arrays.sort()`方法用于根据* 自定义比较器对字符串数组进行排序。* https://blog.csdn.net/weixin_43359009?spm=1011.2266.3001.5343*/Arrays.sort(strArray, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return -(s1.length() - s2.length());}});System.out.println(Arrays.toString(strArray));// Output: [abcdef, 12345, abc]/** 解释：`Arrays.sort()`方法用于根据自定义比较器对字符串数组进行排序。* 在这种情况下，比较器是一个匿名类，它重写了`compare()`方法以便根据字符串的长度进行比较。* 返回负值，可以实现降序排序。*/}

2. 使用自定义比较器对集合进行排序

2.1 实现Comparable接口

要自定义集合的排序规则，首先需要使集合中的元素类实现Comparable接口。该接口只有一个方法：

int compareTo(T o);

该方法用于比较当前对象和另一个对象的相对大小，并返回一个整数：

  • 如果当前对象小于另一个对象，则返回-1。
  • 如果当前对象等于另一个对象，则返回0。
  • 如果当前对象大于另一个对象，则返回1。

例如，要按照学生的分数对学生对象进行排序，可以定义如下学生类：

class Student implements Comparable<Student> {private String name;private int score;public Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}@Overridepublic int compareTo(Student other) {return this.score - other.score;}
}

2.2 使用Collections.sort()方法

有了实现了Comparable接口的元素类之后，就可以使用Collections.sort()方法对集合进行排序。该方法的重载版本接受一个集合作为参数：

Collections.sort(collection);

例如，要按照学生的成绩对学生集合studentList进行排序，可以使用如下代码：

List<Student> studentList = new ArrayList<>();
studentList.add(new Student("Alice", 90));
studentList.add(new Student("Bob", 80));
studentList.add(new Student("Charlie", 70));
Collections.sort(studentList);

2.3 使用Lambda表达式

在Java 8及更高版本中，可以使用Lambda表达式来代替匿名内部类，使代码更加简洁。例如，要按照学生的成绩对学生集合studentList进行排序，可以使用如下代码：

studentList.sort((s1, s2) -> s1.getScore() - s2.getScore());

2.4 代码结果

class Student implements Comparable<Student> {public String name;public int score;public Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}@Overridepublic int compareTo(Student other) {return this.score - other.score;}}public static void compareObjects() {List<Student> studentList = new ArrayList<>();studentList.add(new Student("Alice", 90));studentList.add(new Student("Bob", 80));studentList.add(new Student("Charlie", 70));Collections.sort(studentList);for (Student student : studentList) {System.out.println(student.name + ": " + student.score);}// Output:// Charlie: 70// Bob: 80// Alice: 90/** 解释：`Student`类实现了`Comparable`接口并重写了`compareTo()`方法，* 以便根据学生的分数进行比较。`Collections.sort()`方法用于根据`compareTo()`方法定义的自然顺序对学生数组进行排序。* https://blog.csdn.net/weixin_43359009?spm=1011.2266.3001.5343*/}

比较器的排序规则

在 Java 中，无论是实现 Comparable 接口的 compareTo 方法，还是创建 Comparator 接口的实例时实现的 compare 方法，其返回值都遵循一个通用的规则，以决定排序的顺序。

返回值规则

  • 负整数： 如果方法返回负整数，表示第一个参数（compareTo 中的 this 或 compare 中的 o1）应该排在第二个参数（compareTo 中的 o 或 compare 中的 o2）之前。
  • 零： 如果方法返回零，表示这两个参数在排序时被视为相等。
  • 正整数： 如果方法返回正整数，表示第一个参数应该排在第二个参数之后。

举例

其实上文中的代码已经有过示例了，但是这里仍给出一个简单的示例并解释。

假设有一个 Person 类，其中包含 age 和 name 两个字段，想要根据 age 对 Person 对象进行排序。

public class Person {int age;String name;// ...... https://blog.csdn.net/weixin_43359009?spm=1011.2266.3001.5343
}Comparator<Person> byAge = new Comparator<Person>() {@Overridepublic int compare(Person o1, Person o2) {return o1.age - o2.age;}
};

在这个比较器中，如果 o1 的年龄小于 o2 的年龄，o1.age - o2.age 将返回一个负值，表示 o1 应该排在 o2 之前，从而实现了升序排序。
反之，如果 o1 的年龄大于 o2 的年龄，将返回一个正值，表示 o1 应该排在 o2 之后。
如果两者年龄相同，返回零，表示两者在排序时被视为相等。

注意点

  • 当实现 Comparator 或 Comparable 时，返回值不必严格限制为-1、0 或 1。任何负整数值都表示“小于”，任何正整数值都表示“大于”。
  • 在实现比较逻辑时，特别是涉及到数值差异计算的场景（如上述例子中的 o1.age - o2.age），要注意数值溢出的问题。对于大整数的比较，推荐使用 Integer.compare(x, y) 或 Long.compare(x, y) 等静态方法，这些方法内部已经处理了溢出问题。

比较两个接口

Comparable 和 Comparator 都是 Java 中用来实现对象排序的接口，它们在用法和设计目的上有一些关键的不同之处：

Comparable 接口

  • 包路径： java.lang.Comparable
  • 用途： 当我们想要定义一个类的自然排序时使用。例如，一个 Person 类可能按照年龄或姓名自然排序。
  • 方法： 该接口只包含一个方法 compareTo(T o)，任何实现了 Comparable 接口的类都必须实现这个方法。
  • 实现方式： 类内部比较机制，即一个对象自己知道如何与另一个对象进行比较。
  • 使用场景： 适用于你拥有源代码的类，并且你希望该类的对象有一个默认的排序方式。

Comparator 接口

  • 包路径： java.util.Comparator
  • 用途： 当我们需要定义多种排序方式，或者我们无法修改要排序的类的源代码时使用。例如，如果 Person 类是一个第三方库的一部分，我们无法为其实现 Comparable 接口，但我们仍然想要根据年龄或姓名对 Person 对象进行排序。
  • 方法： 该接口包含一个方法 compare(T o1, T o2)，用于比较两个对象。
  • 实现方式： 类外部比较机制，即我们创建一个单独的比较器（Comparator）来定义两个对象如何比较。
  • 使用场景： 当你需要对某个类的对象进行排序，但是你不能修改原始类，或者你需要对同一个类的对象以不同的方式进行排序时。

总结

  • 修改源代码： 如果可以修改类的源代码，并且该类有一个自然的排序顺序，使用 Comparable。
  • 多种排序方式或无法修改源代码： 如果你需要多种排序方式，或者你无法修改要排序的类，使用 Comparator。

使用 Comparable 和 Comparator 可以让你的对象支持排序操作，如使用 Collections.sort() 或 Arrays.sort() 方法进行排序。选择哪一个取决于你的具体需求和上述提到的考量。

比较两个方法

Arrays.sort() 和 Collections.sort() 都是 Java 中用于排序的常用方法，但它们之间存在一些关键的区别，主要体现在它们的使用场景和内部工作机制上。

Arrays.Sort ()

  • 定义位置： java.util.Arrays 类中。
  • 使用场景： 用于对数组进行排序。可以对原始数据类型数组（如 int[], double[] 等）和对象数组（如 String[], Integer[] 等）进行排序。
  • 工作原理： Arrays.sort() 方法根据数组的数据类型采用不同的排序算法。对于原始数据类型数组，通常采用快速排序算法；而对于对象数组，则使用改进的归并排序（TimSort）。
  • 重载版本： 提供了多个重载方法，允许你对整个数组或指定范围内的元素进行排序。也可以接受一个 Comparator，用于对象数组的定制排序。

Collections.Sort ()

  • 定义位置： java.util.Collections 类中。
  • 使用场景： 专门用于对实现了 List 接口的集合进行排序，比如 ArrayList, LinkedList 等。
  • 工作原理： Collections.sort() 内部也是使用改进的归并排序算法（TimSort）来对列表进行排序。
  • 重载版本： 提供了两种形式的 sort 方法。一种是只接受 List 对象，按照元素的自然顺序进行排序；另一种是除了 List 对象外，还接受一个 Comparator 参数，用于定制排序规则。

关键区别

  • 应用类型： Arrays.sort() 用于数组，而 Collections.sort() 用于 List 接口的集合。
  • 排序算法： 对于原始类型数组，Arrays.sort() 可能使用快速排序；对于对象类型数组和 Collections.sort()，则使用 TimSort 算法。
  • 灵活性： Collections.sort() 只能用于 List 集合，而 Arrays.sort() 可以对任何类型的数组进行排序，包括原始数据类型和对象数组。
  • 定制排序： 两者都支持定制排序，允许通过传递 Comparator 实现特定的排序逻辑。

在选择使用 Arrays.sort() 还是 Collections.sort() 时，主要考虑要排序的数据类型（数组还是 List 集合）。对于集合框架中的列表，推荐使用 Collections.sort()。对于数组类型的数据，则必须使用 Arrays.sort()。

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