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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