考慮實(shí)現(xiàn)Comparable接口

什么是Comparable接口？

Comparable接口一般用于表示某個(gè)實(shí)例具有內(nèi)在的排序關(guān)系。

為什么需要實(shí)現(xiàn)Comparable接口？

我們知道，對(duì)于普通的數(shù)值或者字符串，都可以進(jìn)行一定的排序。但是，能不能直接給對(duì)象進(jìn)行排序呢？答案當(dāng)然是不能的了，實(shí)際上，之所以我們可以對(duì)數(shù)值和字符串進(jìn)行排序，是因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)為我們定義了數(shù)值和字符串的排序關(guān)系。而我們定義的對(duì)象，本身是不包含排序關(guān)系的，因此，我們無(wú)法直接對(duì)對(duì)象進(jìn)行排序。

因此，如果我們需要對(duì)對(duì)象進(jìn)行排序的話，就必須定義對(duì)象的內(nèi)在排序關(guān)系，即實(shí)現(xiàn)Comparable接口。

如何實(shí)現(xiàn)Comparable接口？

我們舉個(gè)具體的例子，我們定義一個(gè)person對(duì)象，要求person按照年齡來(lái)進(jìn)行排序。

public class Person {
    private String name;
    private int age;

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

對(duì)于，上面的對(duì)象，我們是不能直接進(jìn)行排序的，必須要實(shí)現(xiàn)其Comparable接口：

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

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

    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (this.age > o.age)
            return 1;
        else if (this.age < o.age)
            return -1;
        else return 0;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "name: " + name + "  age: " + age;
    }

    public static void main(String[] args){
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("John",18));
        list.add(new Person("Marry",21));
        list.add(new Person("Tom",20));
        System.out.println("Before sort:");
        printList(list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("After sort:");
        printList(list);
    }

    public static void printList(List<Person> list){
        for (Person p : list){
            System.out.print(p + " / ");
        }
        System.out.println();
    }
}

輸出結(jié)果：
Before sort:
name: John  age: 18 / name: Marry  age: 21 / name: Tom  age: 20 / 
After sort:
name: John  age: 18 / name: Tom  age: 20 / name: Marry  age: 21 /

為了方便測(cè)試，我們重寫了toString方法，然后調(diào)用Collections.sort()方法來(lái)對(duì)list進(jìn)行排序。

現(xiàn)在我們重點(diǎn)來(lái)看實(shí)現(xiàn)Comparable接口中的CompareTo方法：

   @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (this.age > o.age)
            return 1;
        else if (this.age < o.age)
            return -1;
        else return 0;
    }

CompareTo方法返回三個(gè)結(jié)果，1,0，-1，那么它們分別代表什么意思呢？

  • 首先我們要知道我們比較的是this對(duì)象( 當(dāng)前對(duì)象 )和被比較的對(duì)象。
  • 其中，0表示兩者相等
  • -1表示當(dāng)前對(duì)象排在被比較對(duì)象之前
  • 1表示當(dāng)前對(duì)象排在被比較對(duì)象之后

我們上面實(shí)現(xiàn)的是對(duì)person中的age升序排列，因?yàn)楫?dāng)this.age<o.age時(shí)，返回的是-1，表示this對(duì)象排在對(duì)象o前面。也就是較小的數(shù)排在前面。那么如果我們要改為降序呢？

  @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (this.age < o.age)
            return 1;
        else if (this.age > o.age)
            return -1;
        else return 0;
    }

實(shí)際上，只要修改下比較號(hào)即可。

多重比較

對(duì)于，上面的Person類，可能出現(xiàn)age相同的情況，如果我還想繼續(xù)排序，假設(shè)age相同時(shí)，對(duì)name進(jìn)行排序。那么這種情況又應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)呢？

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

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

    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (age > o.age)
            return 1;
        if (age < o.age)
            return -1;
        return name.compareTo(o.name);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "name: " + name + "  age: " + age;
    }

    public static void main(String[] args){
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("John",18));
        list.add(new Person("Marry",21));
        list.add(new Person("Tom",20));
        list.add(new Person("Mark",20));
        list.add(new Person("Ruby",20));
        System.out.println("Before sort:");
        printList(list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("After sort:");
        printList(list);
    }

    public static void printList(List<Person> list){
        for (Person p : list){
            System.out.print(p + " / ");
        }
        System.out.println();
    }
}

輸出結(jié)果：
Before sort:
name: John  age: 18 / name: Marry  age: 21 / name: Tom  age: 20 / name: Mark  age: 20 / name: Ruby  age: 20 / 
After sort:
name: John  age: 18 / name: Mark  age: 20 / name: Ruby  age: 20 / name: Tom  age: 20 / name: Marry  age: 21 /

我們可以看到，當(dāng)age相同時(shí)，Mark，Ruby和Tom按照名字中的字母進(jìn)行排序。達(dá)到了我們需要的效果，我們具體來(lái)看下是如何實(shí)現(xiàn)的：

    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (age > o.age)
            return 1;
        if (age < o.age)
            return -1;
        //若年齡相等，則直接通過(guò)名字來(lái)進(jìn)行排序。
        return name.compareTo(o.name);
    }

實(shí)際上，也就是當(dāng)年齡相等時(shí)，調(diào)用name的compare方法來(lái)進(jìn)行排序。為什么這里可以直接調(diào)用compare方法呢？因?yàn)樽址谙到y(tǒng)中已經(jīng)設(shè)置好了內(nèi)部排序。這里默認(rèn)為升序，那如果需要設(shè)置降序呢？

return -name.compareTo(o.name);

修改為其相反數(shù)即可。

再度升級(jí)，如果為Person類添加一個(gè)id屬性，并要求先按id升序，若id相同，則按年齡降序，若id和age都相同，則按name升序。

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

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

    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        if (id > o.id)
            return 1;
        if (id < o.id)
            return -1;
        //id相等的情況下，對(duì)age進(jìn)行排序
        if (age > o.age)
            return -1;
        if (age < o.age)
            return 1;
        //若id和age相等，則直接通過(guò)名字來(lái)進(jìn)行排序。
        return name.compareTo(o.name);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "id: " + id + " name: " + name + "  age: " + age;
    }

    public static void main(String[] args){
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person(3,"John",18));
        list.add(new Person(2,"Marry",21));
        list.add(new Person(2,"Tom",20));
        list.add(new Person(4,"Mark",20));
        list.add(new Person(4,"Ruby",20));
        System.out.println("Before sort:");
        printList(list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("After sort:");
        printList(list);
    }

    public static void printList(List<Person> list){
        for (Person p : list){
            System.out.print(p + " / ");
        }
        System.out.println();
    }
}

輸出結(jié)果：
Before sort:
id: 3 name: John  age: 18 / id: 2 name: Marry  age: 21 / id: 2 name: Tom  age: 20 / id: 4 name: Mark  age: 20 / id: 4 name: Ruby  age: 20 / 
After sort:
id: 2 name: Marry  age: 21 / id: 2 name: Tom  age: 20 / id: 3 name: John  age: 18 / id: 4 name: Mark  age: 20 / id: 4 name: Ruby  age: 20 /

我們可以看到首先根據(jù)id進(jìn)行升序排序，當(dāng)id相同時(shí)，根據(jù)age進(jìn)行降序排序，如Marry和Tom，若id和age都相同，則對(duì)name進(jìn)行升序排序，如Mark和Ruby。

實(shí)現(xiàn)Comparable接口所需滿足的需求：
  • 滿足對(duì)稱性：必須確保所有的x和y都滿足sgn(x.compareTo(y)) == -sgn(y.compareTo(x));
  • 滿足傳遞性：若(x.compareTo(y) >0 && y.compareTo(z)>0)，則x.compareTo(z)>0。
  • 若x.compareTo(y)==0,則sgn(x.compareTo(z)) == sgn(y.compareTo(z));
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