10.TreeSet、比较器

Comparable和Comparator 

Comparable 简介

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 定义

Comparable 接口仅仅只包括一个函数,它的定义如下:

代码如下:

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”。

Comparator 简介

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 定义

Comparator 接口仅仅只包括两个个函数,它的定义如下:

代码如下:

package java.util;
public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
}

说明:

(01) 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。

(02) 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:

代码如下:

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。

a) Person类定义。如下:

代码如下:

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:

(01) Person类代表一个人,Persong类中有两个属性:age(年纪) 和 name“人名”。

(02) Person类实现了Comparable接口,因此它能被排序。

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

代码如下:

// 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));

c) 接着,我们打印出list的全部元素。如下:

代码如下:

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

d) 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:

代码如下:

// 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);

e) 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。

e.1) AscAgeComparator比较器

它是将Person按照age进行升序排序。代码如下:

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();     } }

e.2) DescAgeComparator比较器

它是将Person按照age进行降序排序。代码如下:

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();     } }

f) 运行结果

运行程序,输出如下:

代码如下:

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


TreeSet

1、概述:TreeSet可以对Set集合中的元素进行排序。底层数据结构是二叉树。保证元素唯一性的依据:compareTo方法return 0.

 * TreeSet存储对象的时候, 可以排序, 但是需要指定排序的算法  *  * Integer能排序(有默认顺序), String能排序(有默认顺序), 自定义的类存储的时候出现异常(没有顺序)  *   * 如果想把自定义类的对象存入TreeSet进行排序, 那么必须实现Comparable接口  *   在类上implement Comparable  *   重写compareTo()方法  *   在方法内定义比较算法, 根据大小关系, 返回正数负数或零  *   在使用TreeSet存储对象的时候, add()方法内部就会自动调用compareTo()方法进行比较, 根据比较结果使用二叉树形式进行存储  */

2.TreeSet是依靠TreeMap来实现的。 TreeSet是一个有序集合,TreeSet中的元素将按照升序排列(指排序的顺序),缺省是按照自然排序进行排列,意味着TreeSet中的元素要实现Comparable接口。或者有一个自定义的比较器。 我们可以在构造TreeSet对象时,传递实现Comparator接口的比较器对象。

import java.util.Iterator;
import java.util.*;

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set ts = new TreeSet();
        ts.add("abc");
        ts.add("xyz");
        ts.add("rst");
        Iterator it = ts.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

输出结果:

abc

rst

xyz

打印结果不是和先前加入的顺序一样,它是按照一个字母的排序法进行排序的。这是因为String 类实现了Comparable接口。

如果我们自己定义的一个类的对象要加入到TreeSet当中,那么这个类必须要实现Comparable接口。

3、关于二叉树,见图说话:

二叉树的存储方式就像树叉一样,所以称为二叉树。它的特点就是把大的数放在右边,小的数放在左边,取值时会按照从小到大的顺序取值。如果数据较多,二叉树会自动折中,然后再去判断,如图中就会折中到第五个位置上。这样就大大提高了存取的效率。

4、保证元素唯一性的依据:

实现的compareTo方法的返回值,是正整数、负整数或零,则两个对象较大、较小或相同。相等时则不会存入。

5、排序的两种实现方式,让元素本身具备比较性(Comparable)和让容器具备比较性(比较器Comparator)。

1)让元素本身具备比较性,有些元素本身就具备比较性如String和Integer,这是因为他们实现Comparable接口,这种排序方式也称为自然顺序排序。下面的方法用在list也可以,因为接口是定义在要比较的对象里的

public class TreeSetDemo {
 public static void main(String[] args) {  TreeSet ts = new TreeSet(//new ComparatorByName());//传入了下边的ComparatorByName()就可以直接按姓名比较 person有了自然排序,treeset有了比较器,以比较器为主,比较器常用(结合下边看)//按字母大小自然排序public static void demo1() {  TreeSet ts = new TreeSet();   ts.add("abc");  ts.add("zaa");  ts.add("aa");  ts.add("nba");  ts.add("cba");   Iterator it = ts.iterator();   while(it.hasNext()){   System.out.println(it.next());  } }  /*   * 如果以Person对象年龄进行从小到大的排序。   * 下面代码异常,排序就需要比较,可是Person本身没有比较功能   *    */  ts.add(new Person("zhangsan",28));  ts.add(new Person("lisi",21));  ts.add(new Person("zhouqi",29));  ts.add(new Person("zhaoliu",25));  ts.add(new Person("wangu",24));  Iterator it = ts.iterator();  while(it.hasNext()){   Person p = (Person)it.next();   System.out.println(p.getName()+":"+p.getAge());  }  }}

上面这种方式是元素本身就具备比较性,但是要是没有具备比较性那么我们就必须自己去实现comparable接口去重写compareTo方法,自己建立需要的比较性。根本不看hashcode和equals.

Java String.compareTo(),此方法如果这个字符串是等参数字符串那么返回值0,如果这个字符串是按字典顺序小于字符串参数那么返回小于0的值,如果此字符串是按字典顺序大于字符串参数那么一个大于0的值

示例1:

public class Person /*extends Object*/ implements Comparable { private String name; private int age; public Person() {  super(); } public Person(String name, int age) {  super();  this.name = name;  this.age = age; }  public void setName(String name) {  this.name = name; } public int getAge() {  return age; } public void setAge(int age) {  this.age = age; } public String toString(){  return name+":"+age; } @Override public int compareTo(Object o) {  Person p = (Person)o;//凡事强转都需要健壮性判断  int  temp = this.age-p.age;//如果年龄一样按姓名排  return temp==0?this.name.compareTo(p.name):temp;//	 int  temp = this.name.compareTo(p.name);按姓名排//	 return temp==0?this.age-p.age:temp;  /*  if(this.age>p.age)   return 1;  if(this.age<p.age)   return -1;  else{//=0时继续按次要条件(姓名)比较      return this.name.compareTo(p.name);比较名字string里也有compareTo  }  */  } }

2):让容器具备比较性,定义比较器,将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。当两种排序都存在时,以比较器为主。实现方式:定义一个类,实现Comparator接口,覆盖compare方法。

 * 需求:对字符串进行按长度排序   * 分析:字符串本身具备比较性,但是是按自然顺序进行的排序,所以需要对排序方式进行重新定义,所以需要让集合具备比较性   * 使用比较器Comparator,覆盖compare 方法 */  public class TestTreeSet {      public static void main(String[] args) {          TreeSet<ComString> ts = new TreeSet<ComString>(new Mycompare());          ts.add(new ComString("asd"));          ts.add(new ComString("df"));          ts.add(new ComString("dk"));          ts.add(new ComString("jkkggd"));          ts.add(new ComString("sfsfssgds"));             Iterator it = ts.iterator();          while(it.hasNext()){        System.out.println(it.next());  } }}    class Mycompare implements Comparator<ComString> {      public int compare(ComString o1, ComString o2) {          int num = o1.getS().length() - o2.getS().length();          if (num == 0) {              return o1.getS().compareTo(o2.getS());          }          return num;      }  }    class ComString {      private String s;        ComString(String s) {          this.s = s;      }        public String getS() {          return s;      }        public void setS(String s) {          this.s = s;      }    

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