Comparator详解

前面我们讲过Java提供了一个用于比较的接口Comparable,提供了一个比较的方法,所有实现该接口的类,都动态的实现了该比较方法。实际上Java中除了比较一个接口外，还提供了一个接口，该接口也是具有比较的功能，但该接口注重的却是比较容器，然后对其排序，这就是Comparator，下面我们就来具体认识一下。

1. 接口概述

　　Comparator并不想Comparable那样有许许多多的实现类，该接口的实现类只有两个Collator, RuleBasedCollator，但是该接口提供的两个方法，仍然是十分有用的，下面我们就来详细通过API介绍一下接口，下节介绍接口方法；

查看API：

public interface Comparator 
  

　　强行对某个对象 collection 进行整体排序的比较函数。可以将 Comparator 传递给 sort 方法（如 Collections.sort 或 Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用 Comparator 来控制某些数据结构（如有序 set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象 collection 提供排序。

　　当且仅当对于一组元素 S 中的每个e1和e2 而言，c.compare(e1, e2)==0与 e1.equals(e2) 具有相等的布尔值时，Comparator c 强行对 S 进行的排序才叫做与 equals 一致的排序。

　　当使用具有与 equals 不一致的强行排序能力的 Comparator 对有序 set（或有序映射）进行排序时，应该小心谨慎。假定一个带显式 Comparator c 的有序 set（或有序映射）与从 set S 中抽取出来的元素（或键）一起使用。如果 c 强行对 S 进行的排序是与 equals 不一致的，那么有序 set（或有序映射）将是行为“怪异的”。尤其是有序 set（或有序映射）将违背根据 equals 所定义的 set（或映射）的常规协定。 例如，假定使用 Comparator c 将满足 (a.equals(b) && c.compare(a, b) != 0) 的两个元素 a 和 b 添加到一个空 TreeSet 中，则第二个 add 操作将返回 true（树 set 的大小将会增加），因为从树 set 的角度来看，a 和 b 是不相等的，即使这与 Set.add 方法的规范相反。

　　注：通常来说，让 Comparator 也实现 java.io.Serializable 是一个好主意，因为它们在可序列化的数据结构（像 TreeSet、TreeMap）中可用作排序方法。为了成功地序列化数据结构，Comparator（如果已提供）必须实现 Serializable。

在算术上，定义给定 Comparator c 对给定对象 set S 实施强行排序 的关系式 为：

       {(x, y) such that c.compare(x, y) <= 0}.

此整体排序的商 (quotient) 为：

       {(x, y) such that c.compare(x, y) == 0}.

　　它直接遵循 compare 的协定，商是 S 上的等价关系，强行排序是 S 上的整体排序。当我们说 c 强行对 S 的排序是与 equals 一致 的时，意思是说排序的商是对象的 equals(Object) 方法所定义的等价关系：

       {(x, y) such that x.equals(y)}.

此接口是 Java Collections Framework 的成员。

2. 接口方法详解

　　作为接口Comparator提供了两个抽象方法，如下：

　　通过API，我们来解读接口方法：

　　Compare（）比较用来排序的两个参数。根据第一个参数小于、等于或大于第二个参数分别返回负整数、零或正整数。 在前面的描述中，符号 sgn(expression) 表示 signum 数学函数，根据 expression 的值为负数、0 还是正数，该函数分别返回 -1、0 或 1。

• 实现程序必须确保对于所有的 x 和 y 而言，都存在 sgn(compare(x, y)) == -sgn(compare(y, x))。（这意味着当且仅当 compare(y, x) 抛出异常时 compare(x, y) 才必须抛出异常。）
• 实现程序还必须确保关系是可传递的：((compare(x, y)>0) && (compare(y, z)>0)) 意味着 compare(x, z)>0。
• 最后，实现程序必须确保 compare(x, y)==0 意味着对于所有的 z 而言，都存在 sgn(compare(x, z))==sgn(compare(y, z))。

　　虽然这种情况很普遍，但并不 严格要求 (compare(x, y)==0) == (x.equals(y))。一般说来，任何违背这个条件的 Comparator 都应该清楚地指出这一事实。推荐的语言是“注意：此 Comparator 强行进行与 equals 不一致的排序。”

  　　可能抛出异常ClassCastException – 如果参数的类型不允许此 Comparator 对它们进行比较。

　　Equals（）指示某个其他对象是否“等于”此 Comparator。此方法必须遵守 Object.equals(Object) 的常规协定。此外，仅当 指定的对象也是一个 Comparator，并且强行实施与此 Comparator 相同的排序时，此方法才返回 true。因此，comp1.equals(comp2) 意味着对于每个对象引用 o1 和 o2 而言，都存在 sgn(comp1.compare(o1, o2))==sgn(comp2.compare(o1, o2))。

　　注意，不重写 Object.equals(Object) 方法总是安全的。然而，在某些情况下，重写此方法可以允许程序确定两个不同的 Comparator 是否强行实施了相同的排序，从而提高性能。

覆盖： 类 Object 中的 equals

参数： obj – 要进行比较的引用对象。

返回： 仅当指定的对象也是一个 Comparator，并且强行实施与此 Comparator 相同的排序时才返回 true。

3. 接口方法实践操作

　　上面我们对接口中的两个方法进行了一番概述，那么接下来我们就来实践操作一下这两个方法。

package cn.comparator.A; import java.util.Comparator; / * 我们考虑这样一种情况,那么就是一个String类型的数组,我们希望数组的排序是 * 按照字符串的长度来排序,而不是字典书序,那么此时显然String的compareTo不适用了, * 并且String是final类,也不允许我们更改,那么此时该怎么做呢? * Arrays提供了一个用于排序的sort方法,如果不传递比较器的话, * 那么默认使用该类型的比较器进行比较,这里要比较的是String,String的比较器不符合我们 * 的需求,那么最好的做法就是自己定义个比较器,然后传递进去,下面来试一下 */ public class ComparatorLength implements Comparator 
  
    { / * 如果参数1的长度大于参数2的长度,那么返回1,否则返回-1 */ @Override public int compare(String o1, String o2) { int len1 = o1.length(); int len2 = o2.length(); return (len1 - len2 > 0) ? 1 : -1; } } 
  

@Test public void test2(){ String[] str = {"aadsaf","dqwd","dqwfcsqc","xqsccaac","csfwffqaf","czxca","cas","cacs","casc"}; Comparator com1 = new ComparatorLength(); Comparator com2 = new ComparatorLength(); Arrays.sort(str, com1); System.out.println(Arrays.toString(str)); Arrays.sort(str, com2); System.out.println(Arrays.toString(str)); System.out.println((com1 == com2) +"--"+ (com1.equals(com2))); }

　　上面我们简单对Comparator的方法进行了实践，那么我们考虑对数组进行更详细的排序，按照字符排序，并且重写equals方法，注意equals方法是重写Object的，Comparator虽然具有equals，但是使用Eclipse快捷重写该方法时，没有任何提示，下面我们来看一下：

package cn.comparator.A; import java.util.Comparator; public class ComparatorLeng implements Comparator 
  
    { / * 比较字符串元素 */ @Override public int compare(String o1, String o2) { return o1.compareTo(o2); } @Override public boolean equals(Object o) { Comparator com = (Comparator) o; return this.compare(o1, o2) == com.compare(o1, o2); } } 
  

@Test public void test3(){ String[] str = {"aadsaf","dqwd","dqwfcsqc","xqsccaac","csfwffqaf","czxca","cas","cacs","casc"}; Comparator com1 = new ComparatorLeng(); Comparator com2 = new ComparatorLeng(); Arrays.sort(str, com1); System.out.println(Arrays.toString(str)); Arrays.sort(str, com2); System.out.println(Arrays.toString(str)); System.out.println((com1 == com2) +"--"+ (com1.equals(com2))); }

我们看到实现了既定操作，我们考虑一下，我们是学习过排序算法的，那么试验一下：

package cn.comparator.A; import java.util.Comparator; public class ComparatorLeng implements Comparator 
  
    { String o1 = "sacWDVWdvWDSCDXCsfsdf"; String o2 = "FWEFxsafcsdavxFWEFVcss"; / * 比较字符串元素 */ @Override public int compare(String o1, String o2) { return o1.compareTo(o2); } @Override public boolean equals(Object o) { Comparator com = (Comparator) o; return this.compare(o1, o2) == com.compare(o1, o2); } public Comparable[] sort(Comparable 
   
     [] arr){ //将数组按照升序排列 int len = arr.length; for (int i = 0; i < len; i++) { //将arr[i]插入到arr[i-1],arr[i-2]....之中去 for (int j = i; j > 0 && less(arr[j], arr[j-1]); j--) { //交换arr[j]和arr[j-1]元素 exch(arr, j, j-1); } } return arr; } //比较数组元素 public boolean less(Comparable c1,Comparable c2){ return c1.compareTo(c2) < 0; } //交换元素 public void exch(Comparable[] com, int i,int j){ Comparable ce = com[i]; com[i] = com[j]; com[j] = ce; } } 
    
  

@Test public void test4(){ String[] str = {"aadsaf","dqwd","dqwfcsqc","xqsccaac","csfwffqaf","czxca","cas","cacs","casc"}; String[] str1 = {"aadsaf","dqwd","dqwfcsqc","xqsccaac","csfwffqaf","czxca","cas","cacs","casc"}; ComparatorLeng com1 = new ComparatorLeng(); str = (String[]) com1.sort(str); System.out.println(Arrays.toString(str)); Arrays.sort(str1, com1); System.out.println(Arrays.toString(str1)); }

特别注意：首先，排序并不是完全由三个返回值0，-1，１三个数字决定的，可以通过修改测试代码的两个参数o1和o2的位置，即原来o1 > o2改成o2 > o1,返回值不变，排序就乱了。我的理解是返回值决定位置是否需要调整，谁的位置呢？o1和o2，o1和o2是有顺序的，理解这点很重要，也就是o1排在o2后面（原数组），这样o1 > o2如果返回-1表示位置需要调整，即倒序（因为值大的o1要排到值小的o2前面去）；同理，如果o2 > o1如果返回-1也表示位置需要调整，这时候变成升序了（因为值大的o2要排到值小的o1后面去）

多个条件排序示例如下：

一、需求

雇员对象包含级别、工资和入职年份，代码如下：

package com.lyz.sort.bean; import java.io.Serializable; / * 雇员信息 * @author liuyazhuang * */ public class Employee implements Serializable { private static final long serialVersionUID = L; / * ID */ public int id; / * 级别 */ public int level; / * 工资 */ public int salary; / * 入职年数 */ public int year; public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public int getLevel() { return level; } public void setLevel(int level) { this.level = level; } public int getSalary() { return salary; } public void setSalary(int salary) { this.salary = salary; } public int getYear() { return year; } public void setYear(int year) { this.year = year; } public Employee(int id, int level, int salary, int year) { this.id = id; this.level = level; this.salary = salary; this.year = year; } }

二、实现Comparator接口

这里我们实现Java.util.Comparator接口，用于对雇员列表进行排序，代码如下：

package com.lyz.sort; import java.util.Comparator; import com.lyz.sort.bean.Employee; / * 核心排序类 * @author liuyazhuang * */ public class EmpComparator implements Comparator 
  
    { @Override public int compare(Employee employee1, Employee employee2) { int cr = 0; //按级别降序排列 int a = employee2.getLevel() - employee1.getLevel(); if (a != 0) { cr = (a > 0) ? 3 : -1; } else { //按薪水降序排列 a = employee2.getSalary() - employee1.getSalary(); if (a != 0) { cr = (a > 0) ? 2 : -2; } else { //按入职年数降序排列 a = employee2.getYear() - employee1.getYear(); if (a != 0) { cr = (a > 0) ? 1 : -3; } } } return cr; } } 
  

三、验证排序结果

下面用一个单元测试，来验证排序结果是否正确

package com.lyz.sort.test; import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.List; import org.junit.Test; import com.lyz.sort.EmpComparator; import com.lyz.sort.bean.Employee; / * 测试排序类 * * @author liuyazhuang * */ public class SortTest { @Test public void sortTest() throws Exception { List 
  
    employeeList = new ArrayList 
   
     () { { add(new Employee(1, 9, 10000, 10)); add(new Employee(2, 9, 12000, 7)); add(new Employee(3, 5, 10000, 12)); add(new Employee(4, 5, 10000, 6)); add(new Employee(5, 3, 5000, 3)); add(new Employee(6, 1, 2500, 1)); add(new Employee(7, 5, 8000, 10)); add(new Employee(8, 3, 8000, 2)); add(new Employee(9, 1, 3000, 5)); add(new Employee(10, 1, 2500, 4)); add(new Employee(11, 2, 2000, 4)); } }; Collections.sort(employeeList, new EmpComparator()); System.out.println("ID\tLevel\tSalary\tYears"); System.out.println("============================="); for (Employee employee : employeeList) { System.out.printf("%d\t%d\t%d\t%d\n", employee.getId(), employee.getLevel(), employee.getSalary(), employee.getYear()); } System.out.println("============================="); } } 
    
  

运行结果：