Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之對(duì)象比較詳解

更新時(shí)間：2022年07月18日 14:34:06 作者：每天都要寫代碼'

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Java中對(duì)象的比較、集合框架中PriorityQueue的比較方式以及PriorityQueue的模擬實(shí)現(xiàn)，感興趣的可以了解一下

1. PriorityQueue中插入對(duì)象

優(yōu)先級(jí)隊(duì)列在插入元素時(shí)有個(gè)要求：插入的元素不能是null或者元素之間必須要能夠進(jìn)行比較，為了簡單起見，我們只是插入了Integer類型，那優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中能否插入自定義類型對(duì)象呢？

class Card {
    public int rank;   // 數(shù)值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
    this.rank = rank;
    this.suit = suit;
    }
    }
    
    public class TestPriorityQueue {
    public static void TestPriorityQueue()
    {
    PriorityQueue<Card> p = new PriorityQueue<>();
    p.o?er(new Card(1, "?"));
    p.o?er(new Card(2, "?"));
    }
    
    public static void main(String[] args) {
    TestPriorityQueue();
    }
}

優(yōu)先級(jí)隊(duì)列底層使用堆，而向堆中插入元素時(shí)，為了滿足堆的性質(zhì)，必須要進(jìn)行元素的比較，而此時(shí)Card是沒有辦法直接進(jìn)行比較的，因此拋出異常。

2. 元素的比較

2.1 基本類型的比較

在Java中，基本類型的對(duì)象可以直接比較大小。

public class TestCompare {
    public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    System.out.println(a > b);
    System.out.println(a < b);
    System.out.println(a == b);
    
    char c1 = 'A';
    char c2 = 'B';
    System.out.println(c1 > c2);
    System.out.println(c1 < c2);
    System.out.println(c1 == c2);
    
    boolean b1 = true;
    boolean b2 = false;
    System.out.println(b1 == b2);
    System.out.println(b1 != b2);
    }
}

2.2 對(duì)象比較的問題

class Card {
    public int rank;   // 數(shù)值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
    this.rank = rank;
    this.suit = suit;
    }
    }
    
    public class TestPriorityQueue {
    public static void main(String[] args) {
    Card c1 = new Card(1, "?");
    Card c2 = new Card(2, "?");
    Card c3 = c1;
    //System.out.println(c1 > c2);  // 編譯報(bào)錯(cuò)
    System.out.println(c1 == c2); // 編譯成功 ----> 打印false ，因?yàn)閏1和c2指向的是不同對(duì)象 //System.out.println(c1 < c2);  // 編譯報(bào)錯(cuò)
    System.out.println(c1 == c3); // 編譯成功 ----> 打印true ，因?yàn)閏1和c3指向的是同一個(gè)對(duì)象 }
}

c1、c2和c3分別是Card類型的引用變量，上述代碼在比較編譯時(shí)：

c1 > c2 編譯失敗
c1== c2 編譯成功
c1 < c2 編譯失敗

從編譯結(jié)果可以看出， Java中引用類型的變量不能直接按照 > 或者 < 方式進(jìn)行比較。那為什么‘==‘可以比較？

因?yàn)椋?對(duì)于用戶實(shí)現(xiàn)自定義類型，都默認(rèn)繼承自O(shè)bject類，而Object類中提供了equal方法，而==默認(rèn)情況下調(diào)用的就是equal方法，但是該方法的比較規(guī)則是：沒有比較引用變量引用對(duì)象的內(nèi)容，而是直接比較引用變量的地址，但有些情況下該種比較就不符合題意。

比較引用類型的關(guān)系：

大小關(guān)系
相等關(guān)系

以撲克牌的數(shù)值和花色為例子：

比較：

//數(shù)值比較器
class RankComparator implements Comparator<Card>{

    @Override
    public int compare(Card o1, Card o2) {
        return o1.rank-o2.rank;
    }
    
}
//花色比較器
class SuitComparator implements Comparator<Card>{

    @Override
    public int compare(Card o1, Card o2) {
        return o1.suit.compareTo(o2.suit);
    }
}
public class Test01 {
    
    public static void main(String[] args) {
        //數(shù)值比較器
        RankComparator rankComparator=new RankComparator();
        Card card1=new Card(1,"?");
        Card card2=new Card(2,"?");
        rankComparator.compare(card1,card2);
        
        //花色比較器
        SuitComparator suitComparator=new SuitComparator();
        System.out.println(suitComparator.compare(card1,card2));
    }
}

// Object中equal的實(shí)現(xiàn) ，可以看到：直接比較的是兩個(gè)引用變量的地址
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}

判斷相等：

class Card implements Comparable<Card>{
    public int rank;   // 數(shù)值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
        this.rank = rank;
        this.suit = suit;
    }

    public Card() {
        super();
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return super.hashCode();
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if(this==obj)return true;
        if(obj==null || getClass()!=obj.getClass())return false;
        Card card=(Card)obj;
        return rank== card.rank && Objects.equals(suit,card.suit);
    }

    @Override
    public int compareTo(Card o) {
        return this.rank-o.rank;
    }
}
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        Card card1=new Card(1,"?");
        Card card2=new Card(2,"?");
        System.out.println(card1==card2);//判斷兩張牌的地址是否相等
        System.out.println(card1.equals(card2));//判斷兩張牌是否相等
        System.out.println(card1.compareTo(card2));//比較兩張牌
    }
}

3. 對(duì)象的比較

3.1 覆寫基類的equals

public class Card {
    public int rank;   // 數(shù)值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
    this.rank = rank;
    this.suit = suit;
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
    // 自己和自己比較
    if (this == o) {
    return true;
    }
    // o如果是null對(duì)象 ，或者o不是Card的子類
    if (o == null | | !(o instanceof Card)) {
    return false;
    }
    // 注意基本類型可以直接比較 ，但引用類型最好調(diào)用其equal方法
    Card c = (Card)o;
    return rank == c.rank
    && suit.equals(c.suit);
    }
}

注意：一般覆寫 equals 的套路就是上面演示的

1、如果指向同一個(gè)對(duì)象，返回 true

2、如果傳入的為 null，返回 false

3、如果傳入的對(duì)象類型不是 Card，返回 false

4、按照類的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)完成比較，例如這里只要花色和數(shù)值一樣，就認(rèn)為是相同的牌

5、注意下調(diào)用其他引用類型的比較也需要 equals，例如這里的 suit 的比較

覆寫基類equal的方式雖然可以比較，但缺陷是： equal只能按照相等進(jìn)行比較，不能按照大于、小于的方式進(jìn)行比較。

3.2 基于Comparble接口類的比較

Comparble是JDK提供的泛型的比較接口類，源碼實(shí)現(xiàn)具體如下：

public interface Comparable<E> {
    // 返回值:
    // < 0: 表示 this 指向的對(duì)象小于 o 指向的對(duì)象
    // == 0: 表示 this 指向的對(duì)象等于 o 指向的對(duì)象
    // > 0: 表示 this 指向的對(duì)象大于 o 指向的對(duì)象
    int compareTo(E o);
}

對(duì)于用戶自定義類型，如果要想按照大小與方式進(jìn)行比較時(shí)：在定義類時(shí)，實(shí)現(xiàn)Comparble接口即可，然后在類中重寫compareTo方法。

public class Card implements Comparable<Card> { public int rank;   // 數(shù)值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
    this.rank = rank;
    this.suit = suit;
    }
    // 根據(jù)數(shù)值比較 ，不管花色
    // 這里我們認(rèn)為 null 是最小的
    @Override
    public int compareTo(Card o) {
    if (o == null) {
    return 1;
    }
    return rank - o.rank;
    }
    
    public static void main(String[] args){
    Card p = new Card(1, "?");
    Card q = new Card(2, "?");
    Card o = new Card(1, "?");
    System.out.println(p.compareTo(o));    // == 0 ，表示牌相等
    System.out.println(p.compareTo(q));    // < 0 ，表示 p 比較小
    System.out.println(q.compareTo(p));    // > 0 ，表示 q 比較大
    }
}

Compareble是java.lang中的接口類，可以直接使用。

3.3 基于比較器比較

按照比較器方式進(jìn)行比較，具體步驟如下：

用戶自定義比較器類，實(shí)現(xiàn)Comparator接口

public interface Comparator<T> {
// 返回值:
// < 0: 表示 o1 指向的對(duì)象小于 o2 指向的對(duì)象
// == 0: 表示 o1 指向的對(duì)象等于 o2 指向的對(duì)象
// > 0: 表示 o1 指向的對(duì)象等于 o2 指向的對(duì)象
int compare(T o1, T o2);
}

注意：

區(qū)分Comparable和Comparator。

覆寫Comparator中的compare方法。
Comparator是java.util 包中的泛型接口類，使用時(shí)必須導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的包。
Compareble是java.lang中的接口類，可以直接使用。

import java.util.Comparator;

class Card {
	public int rank;   // 數(shù)值
	public String suit; // 花色
	public Card(int rank, String suit) {
	this.rank = rank;
	this.suit = suit;
	}
	}
	
	class CardComparator implements Comparator<Card> {
	// 根據(jù)數(shù)值比較 ，不管花色
	// 這里我們認(rèn)為 null 是最小的
	@Override
	public int compare(Card o1, Card o2) {
	if (o1 == o2) {
	return 0;
	}
	
	if (o1 == null) {
	return -1;
	}
	if (o2 == null) {
	return 1;
	}
	
	return o1.rank - o2.rank;
	}
	
	public static void main(String[] args){
	Card p = new Card(1, "?");
	Card q = new Card(2, "?");
	Card o = new Card(1, "?");
	// 定義比較器對(duì)象
	CardComparator cmptor = new CardComparator();
	// 使用比較器對(duì)象進(jìn)行比較
	System.out.println(cmptor.compare(p, o)); System.out.println(cmptor.compare(p, q)); System.out.println(cmptor.compare(q, p));
	}
}

3.4 三種方式的對(duì)比

覆寫的方法	說明
Object.equals	因?yàn)樗蓄惗际抢^承自 Object 的，所以直接覆寫即可，不過只能比較相等與否
Comparable.compareTo	需要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)接口，侵入性比較強(qiáng)，但一旦實(shí)現(xiàn)，每次用該類都有順序，屬于內(nèi)部順序
Comparator.compare	需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較器對(duì)象，對(duì)待比較類的侵入性弱，但對(duì)算法代碼實(shí)現(xiàn)侵入性強(qiáng)

4.集合框架中PriorityQueue的比較方式

集合框架中的PriorityQueue底層使用堆結(jié)構(gòu)，因此其內(nèi)部的元素必須要能夠比大小， PriorityQueue采用了： Comparble和Comparator兩種方式。

1.Comparble是默認(rèn)的內(nèi)部比較方式，如果用戶插入自定義類型對(duì)象時(shí)，該類對(duì)象必須要實(shí)現(xiàn)Comparble接口，并覆寫compareTo方法

2.用戶也可以選擇使用比較器對(duì)象，如果用戶插入自定義類型對(duì)象時(shí)，必須要提供一個(gè)比較器類，讓該類實(shí)現(xiàn) Comparator接口并覆寫compare方法。

// JDK中PriorityQueue的實(shí)現(xiàn)：
public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E>
    implements java.io.Serializable {
    // ...
    // 默認(rèn)容量
    private static ?nal int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11;
    // 內(nèi)部定義的比較器對(duì)象 ，用來接收用戶實(shí)例化PriorityQueue對(duì)象時(shí)提供的比較器對(duì)象
    private ?nal Comparator<? super E> comparator;
    // 用戶如果沒有提供比較器對(duì)象 ，使用默認(rèn)的內(nèi)部比較 ，將comparator置為null
    public PriorityQueue() {
    this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, null);
    }
    // 如果用戶提供了比較器 ，采用用戶提供的比較器進(jìn)行比較
    public PriorityQueue(int initialCapacity, Comparator<? super E> comparator) {
    // Note: This restriction of at least one is not actually needed,
    // but continues for 1.5 compatibility
    if (initialCapacity < 1)
    throw new IllegalArgumentException();
    this.queue = new Object[initialCapacity];
    this.comparator = comparator;
    }
    
    // ...
    // 向上調(diào)整：
    // 如果用戶沒有提供比較器對(duì)象 ，采用Comparable進(jìn)行比較
    // 否則使用用戶提供的比較器對(duì)象進(jìn)行比較
    private void siftUp(int k, E x) {
    if (comparator != null)
    siftUpUsingComparator(k, x);
    else
    siftUpComparable(k, x);
    }
    // 使用Comparable
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private void siftUpComparable(int k, E x) {
    Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>) x;
    while (k > 0) {
    int parent = (k - 1) >>> 1;
    Object e = queue[parent];
    if (key.compareTo((E) e) >= 0)
    break;
    queue[k] = e;
    k = parent;
    }
    queue[k] = key;
    }
    // 使用用戶提供的比較器對(duì)象進(jìn)行比較
    @SuppressWarnings("unchecked")
    
    private void siftUpUsingComparator(int k, E x) {
    while (k > 0) {
    int parent = (k - 1) >>> 1;
    Object e = queue[parent];
    if (comparator.compare(x, (E) e) >= 0) break;
    queue[k] = e;
    k = parent;
    }
    queue[k] = x;
    }
}

到此這篇關(guān)于Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之對(duì)象比較詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java對(duì)象比較內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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