对比Java中的Comparable排序接口和Comparator比较器接口

 更新时间:2016年05月25日 08:57:00   作者:kuiwu-wang   我要评论

Comparable和Comparator接口都可用作普通意义上对象间的比大小,但两个接口在实例化方面的用法不尽相同,接下来我们就来详细对比Java中的Comparable排序接口和Comparator比较器接口

Comparable
Comparable 是排序接口。
若一个类实现了Comparable接口,就意味着“该类支持排序”。 即然实现Comparable接口的类支持排序,假设现在存在“实现Comparable接口的类的对象的List列表(或数组)”,则该List列表(或数组)可以通过 Collections.sort(或 Arrays.sort)进行排序。
此外,“实现Comparable接口的类的对象”可以用作“有序映射(如TreeMap)”中的键或“有序集合(TreeSet)”中的元素,而不需要指定比较器。
Comparable 接口仅仅只包括一个函数,它的定义如下:

package java.lang;
import java.util.*;

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

说明: 假设我们通过 x.compareTo(y) 来“比较x和y的大小”。若返回“负数”,意味着“x比y小”;返回“零”,意味着“x等于y”;返回“正数”,意味着“x大于y”。
Comparable 接口已经泛型化了,所以实现 Comparable 的对象声明它可以与什么类型进行比较。(通常,这是对象本身的类型,但是有时也可能是父类。)
public interface Comparable { public boolean compareTo(T other); }
所以 Comparable 接口包含一个类型参数 T,该参数是一个实现 Comparable 的类可以与之比较的对象的类型。这意味着如果定义一个实现 Comparable 的类,比如 String,就必须不仅声明类支持比较,还要声明它可与什么比较(通常是与它本身比较):
public class String implements Comparable { ... }
现在来考虑一个二元 max() 方法的实现。您想要接受两个相同类型的参数,二者都是 Comparable,并且相互之间是 Comparable。幸运的是,如果使用泛型方法和有限制类型参数的话,这相当直观:
public static > T max(T t1, T t2) { if (t1.compareTo(t2) > 0) return t1; else return t2; }
在本例中,您定义了一个泛型方法,在类型 T 上泛型化,您约束该类型扩展(实现) Comparable。两个参数都必须是 T 类型,这表示它们是相同类型,支持比较,并且相互可比较。容易!
更好的是,编译器将使用类型推理来确定当调用 max() 时 T 的值表示什么意思。所以根本不用指定 T,下面的调用就能工作:

String s = max("moo", "bark");

编译器将计算出 T 的预定值是 String,因此它将进行编译和类型检查。但是如果您试图用不实现 Comparable 的 类 X 的参数调用max(),那么编译器将不允许这样做。

Comparator
Comparator 是比较器接口。
我们若需要控制某个类的次序,而该类本身不支持排序(即没有实现Comparable接口);那么,我们可以建立一个“该类的比较器”来进行排序。这个“比较器”只需要实现Comparator接口即可。
也就是说,我们可以通过“实现Comparator类来新建一个比较器”,然后通过该比较器对类进行排序。
Comparator 接口仅仅只包括两个个函数,它的定义如下:

package java.util;

public interface Comparator<T> {

  int compare(T o1, T o2);

  boolean equals(Object obj);
}

说明:
1.若一个类要实现Comparator接口:它一定要实现compareTo(T o1, T o2) 函数,但可以不实现 equals(Object obj) 函数。
     为什么可以不实现 equals(Object obj) 函数呢? 因为任何类,默认都是已经实现了equals(Object obj)的。 Java中的一切类都是继承于java.lang.Object,在Object.java中实现了equals(Object obj)函数;所以,其它所有的类也相当于都实现了该函数。
2.int compare(T o1, T o2) 是“比较o1和o2的大小”。返回“负数”,意味着“o1比o2小”;返回“零”,意味着“o1等于o2”;返回“正数”,意味着“o1大于o2”。

Comparator 和 Comparable 比较
Comparable是排序接口;若一个类实现了Comparable接口,就意味着“该类支持排序”。
而Comparator是比较器;我们若需要控制某个类的次序,可以建立一个“该类的比较器”来进行排序。
我们不难发现:Comparable相当于“内部比较器”,而Comparator相当于“外部比较器”。
我们通过一个测试程序来对这两个接口进行说明。源码如下:

import java.util.*;
import java.lang.Comparable;

/**
 * @desc "Comparator"和“Comparable”的比较程序。
 *  (01) "Comparable"
 *  它是一个排序接口,只包含一个函数compareTo()。
 *  一个类实现了Comparable接口,就意味着“该类本身支持排序”,它可以直接通过Arrays.sort() 或 Collections.sort()进行排序。
 *  (02) "Comparator"
 *  它是一个比较器接口,包括两个函数:compare() 和 equals()。
 *  一个类实现了Comparator接口,那么它就是一个“比较器”。其它的类,可以根据该比较器去排序。
 *
 *  综上所述:Comparable是内部比较器,而Comparator是外部比较器。
 *  一个类本身实现了Comparable比较器,就意味着它本身支持排序;若它本身没实现Comparable,也可以通过外部比较器Comparator进行排序。
 */
public class CompareComparatorAndComparableTest{

  public static void main(String[] args) {
    // 新建ArrayList(动态数组)
    ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
    // 添加对象到ArrayList中
    list.add(new Person("ccc", 20));
    list.add(new Person("AAA", 30));
    list.add(new Person("bbb", 10));
    list.add(new Person("ddd", 40));

    // 打印list的原始序列
    System.out.printf("Original sort, list:%s\n", list);

    // 对list进行排序
    // 这里会根据“Person实现的Comparable<String>接口”进行排序,即会根据“name”进行排序
    Collections.sort(list);
    System.out.printf("Name   sort, list:%s\n", list);

    // 通过“比较器(AscAgeComparator)”,对list进行排序
    // AscAgeComparator的排序方式是:根据“age”的升序排序
    Collections.sort(list, new AscAgeComparator());
    System.out.printf("Asc(age) sort, list:%s\n", list);

    // 通过“比较器(DescAgeComparator)”,对list进行排序
    // DescAgeComparator的排序方式是:根据“age”的降序排序
    Collections.sort(list, new DescAgeComparator());
    System.out.printf("Desc(age) sort, list:%s\n", list);

    // 判断两个person是否相等
    testEquals();
  }

  /**
   * @desc 测试两个Person比较是否相等。
   *  由于Person实现了equals()函数:若两person的age、name都相等,则认为这两个person相等。
   *  所以,这里的p1和p2相等。
   *
   *  TODO:若去掉Person中的equals()函数,则p1不等于p2
   */
  private static void testEquals() {
    Person p1 = new Person("eee", 100);
    Person p2 = new Person("eee", 100);
    if (p1.equals(p2)) {
      System.out.printf("%s EQUAL %s\n", p1, p2);
    } else {
      System.out.printf("%s NOT EQUAL %s\n", p1, p2);
    }
  }

  /**
   * @desc Person类。
   *    Person实现了Comparable接口,这意味着Person本身支持排序
   */
  private static class Person implements Comparable<Person>{
    int age;
    String name;

    public Person(String name, int age) {
      this.name = name;
      this.age = age;
    }

    public String getName() {
      return name;
    }

    public int getAge() {
      return age;
    }

    public String toString() {
      return name + " - " +age;
    }

    /**
     * 比较两个Person是否相等:若它们的name和age都相等,则认为它们相等
     */
    boolean equals(Person person) {
      if (this.age == person.age && this.name == person.name)
        return true;
      return false;
    }

    /**
     * @desc 实现 “Comparable<String>” 的接口,即重写compareTo<T t>函数。
     * 这里是通过“person的名字”进行比较的
     */
    @Override
    public int compareTo(Person person) {
      return name.compareTo(person.name);
      //return this.name - person.name;
    }
  }

  /**
   * @desc AscAgeComparator比较器
   *    它是“Person的age的升序比较器”
   */
  private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {

    @Override 
    public int compare(Person p1, Person p2) {
      return p1.getAge() - p2.getAge();
    }
  }

  /**
   * @desc DescAgeComparator比较器
   *    它是“Person的age的升序比较器”
   */
  private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {

    @Override 
    public int compare(Person p1, Person p2) {
      return p2.getAge() - p1.getAge();
    }
  }
}

下面对这个程序进行说明。
1.Person类定义。如下:

private static class Person implements Comparable<Person>{
  int age;
  String name;

    ...

  /** 
   * @desc 实现 “Comparable<String>” 的接口,即重写compareTo<T t>函数。
   * 这里是通过“person的名字”进行比较的
   */
  @Override
  public int compareTo(Person person) {
    return name.compareTo(person.name);
    //return this.name - person.name;
  }  
} 

说明:
(1) Person类代表一个人,Persong类中有两个属性:age(年纪) 和 name“人名”。
(2) Person类实现了Comparable接口,因此它能被排序。

2.在main()中,我们创建了Person的List数组(list)。如下:

// 新建ArrayList(动态数组)
ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
// 添加对象到ArrayList中
list.add(new Person("ccc", 20));
list.add(new Person("AAA", 30));
list.add(new Person("bbb", 10));
list.add(new Person("ddd", 40));

3.接着,我们打印出list的全部元素。如下:

// 打印list的原始序列
System.out.printf("Original sort, list:%s\n", list);

4.然后,我们通过Collections的sort()函数,对list进行排序。
由于Person实现了Comparable接口,因此通过sort()排序时,会根据Person支持的排序方式,即 compareTo(Person person) 所定义的规则进行排序。如下:

// 对list进行排序
// 这里会根据“Person实现的Comparable<String>接口”进行排序,即会根据“name”进行排序
Collections.sort(list);
System.out.printf("Name sort, list:%s\n", list);

5.对比Comparable和Comparator
我们定义了两个比较器 AscAgeComparator 和 DescAgeComparator,来分别对Person进行 升序 和 降低 排序。

6.AscAgeComparator比较器
它是将Person按照age进行升序排序。代码如下:

/**
 * @desc AscAgeComparator比较器
 *    它是“Person的age的升序比较器”
 */
private static class AscAgeComparator implements Comparator<Person> {

  @Override
  public int compare(Person p1, Person p2) {
    return p1.getAge() - p2.getAge();
  }
}

7.DescAgeComparator比较器
它是将Person按照age进行降序排序。代码如下:

/**
 * @desc DescAgeComparator比较器
 *    它是“Person的age的升序比较器”
 */
private static class DescAgeComparator implements Comparator<Person> {

  @Override
  public int compare(Person p1, Person p2) {
    return p2.getAge() - p1.getAge();
  }
}

8.运行结果 运行程序,输出如下:

Original sort, list:[ccc - 20, AAA - 30, bbb - 10, ddd - 40]
Name   sort, list:[AAA - 30, bbb - 10, ccc - 20, ddd - 40]
Asc(age) sort, list:[bbb - 10, ccc - 20, AAA - 30, ddd - 40]
Desc(age) sort, list:[ddd - 40, AAA - 30, ccc - 20, bbb - 10]
eee - 100 EQUAL eee - 100

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