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

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 {
    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 {
    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。

 

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{
    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 {
    // 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

覆写的方法	说明
Object.equals	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 否
Comparable.compareTo	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 内部顺序
Comparator.compare	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 强

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{
    @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{
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o2 - o1;
    }
}
public class TestDemo {
    //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 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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