Java数据结构之对象比较详解

目录

• 1. PriorityQueue中插入对象
• 2. 元素的比较
• 2.1 基本类型的比较
• 2.2 对象比较的问题
• 3. 对象的比较
• 3.1 覆写基类的equals
• 3.2 基于Comparble接口类的比较
• 3.3 基于比较器比较
• 3.4 三种方式的对比
• 4.集合框架中PriorityQueue的比较方式

本篇博客主要内容：

• Java中对象的比较
• 集合框架中PriorityQueue的比较方式
• 模拟实现PriorityQueue

1. PriorityQueue中插入对象

优先级队列在插入元素时有个要求：插入的元素不能是null或者元素之间必须要能够 进行比较，为了简单起见，我们只是插入了Integer类型，那优先级队列中能否插入自定义类型对象呢？

class Card {
    public int rank;   // 数值
    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.offer(new Card(1, ""));
    p.offer(new Card(2, ""));
    }

    public static void main(String[] args) {
    TestPriorityQueue();
    }
}

优先级队列底层使用堆，而向堆中插入元素时，为了满足堆的性质，必须要进行元素的比较，而此时Card是没有办法直接进行比较的，因此抛出异常。

2. 元素的比较

2.1 基本类型的比较

在Java中，基本类型的对象可以直接比较大小。

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 对象比较的问题

class Card {
    public int rank;   // 数值
    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);  // 编译报错
    System.out.println(c1 == c2); // 编译成功 ----> 打印false ，因为c1和c2指向的是不同对象 //System.out.println(c1 < c2);  // 编译报错
    System.out.println(c1 == c3); // 编译成功 ----> 打印true ，因为c1和c3指向的是同一个对象 }
}

c1、c2和c3分别是Card类型的引用变量，上述代码在比较编译时：

• c1 > c2 编译失败
• c1== c2 编译成功
• c1 < c2 编译失败

从编译结果可以看出， Java中引用类型的变量不能直接按照 > 或者 < 方式进行比较。 那为什么‘==‘可以比较？

因为： 对于用户实现自定义类型，都默认继承自Object类，而Object类中提供了equal方法，而==默认情况下调用的就是equal方法，但是该方法的比较规则是： 没有比较引用变量引用对象的内容，而是直接比较引用变量的地 址 ，但有些情况下该种比较就不符合题意。

比较引用类型的关系：

• 大小关系
• 相等关系

以扑克牌的数值和花色为例子：

比较：

//数值比较器
class RankComparator implements Comparator<Card>{

    @Override
    public int compare(Card o1, Card o2) {
        return o1.rank-o2.rank;
    }

}
//花色比较器
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) {
        //数值比较器
        RankComparator rankComparator=new RankComparator();
        Card card1=new Card(1,"");
        Card card2=new Card(2,"");
        rankComparator.compare(card1,card2);

        //花色比较器
        SuitComparator suitComparator=new SuitComparator();
        System.out.println(suitComparator.compare(card1,card2));
    }
}

// Object中equal的实现 ，可以看到：直接比较的是两个引用变量的地址
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}

判断相等：

class Card implements Comparable<Card>{
    public int rank;   // 数值
    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);//判断两张牌的地址是否相等
        System.out.println(card1.equals(card2));//判断两张牌是否相等
        System.out.println(card1.compareTo(card2));//比较两张牌
    }
}

3. 对象的比较

3.1 覆写基类的equals

public class Card {
    public int rank;   // 数值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
    this.rank = rank;
    this.suit = suit;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
    // 自己和自己比较
    if (this == o) {
    return true;
    }
    // o如果是null对象 ，或者o不是Card的子类
    if (o == null | | !(o instanceof Card)) {
    return false;
    }
    // 注意基本类型可以直接比较 ，但引用类型最好调用其equal方法
    Card c = (Card)o;
    return rank == c.rank
    && suit.equals(c.suit);
    }
}

注意： 一般覆写 equals 的套路就是上面演示的

1、如果指向同一个对象，返回 true

2、如果传入的为 null，返回 false

3、 如果传入的对象类型不是 Card，返回 false

4、 按照类的实现目标完成比较，例如这里只要花色和数值一样，就认为是相同的牌

5、注意下调用其他引用类型的比较也需要 equals，例如这里的 suit 的比较

覆写基类equal的方式虽然可以比较，但缺陷是： equal只能按照相等进行比较，不能按照大于、小于的方式进行 比较。

3.2 基于Comparble接口类的比较

Comparble是JDK提供的泛型的比较接口类，源码实现具体如下：

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

对于用户自定义类型，如果要想按照大小与方式进行比较时： 在定义类时，实现Comparble接口即可，然后在类 中重写compareTo方法。

public class Card implements Comparable<Card> { public int rank;   // 数值
    public String suit; // 花色
    public Card(int rank, String suit) {
    this.rank = rank;
    this.suit = suit;
    }
    // 根据数值比较 ，不管花色
    // 这里我们认为 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 比较小
    System.out.println(q.compareTo(p));    // > 0 ，表示 q 比较大
    }
}

Compareble是java.lang中的接口类，可以直接使用。

3.3 基于比较器比较

按照比较器方式进行比较，具体步骤如下：

用户自定义比较器类，实现Comparator接口

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

注意：

区分Comparable和Comparator。

• 覆写Comparator中的compare方法。
• Comparator是java.util 包中的泛型接口类，使用时必须导入对应的包。
• Compareble是java.lang中的接口类，可以直接使用。

import java.util.Comparator;

class Card {
	public int rank;   // 数值
	public String suit; // 花色
	public Card(int rank, String suit) {
	this.rank = rank;
	this.suit = suit;
	}
	}

	class CardComparator implements Comparator<Card> {
	// 根据数值比较 ，不管花色
	// 这里我们认为 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, "");
	// 定义比较器对象
	CardComparator cmptor = new CardComparator();
	// 使用比较器对象进行比较
	System.out.println(cmptor.compare(p, o)); System.out.println(cmptor.compare(p, q)); System.out.println(cmptor.compare(q, p));
	}
}

3.4 三种方式的对比

4.集合框架中PriorityQueue的比较方式

集合框架中的PriorityQueue底层使用堆结构，因此其内部的元素必须要能够比大小， PriorityQueue采用了： Comparble和Comparator两种方式。

1.Comparble是默认的内部比较方式，如果用户插入自定义类型对象时，该类对象必须要实现Comparble接 口，并覆写compareTo方法

2.用户也可以选择使用比较器对象，如果用户插入自定义类型对象时，必须要提供一个比较器类，让该类实现 Comparator接口并覆写compare方法。

// JDK中PriorityQueue的实现：
public class PriorityQueue<E> extends AbstractQueue<E>
    implements java.io.Serializable {
    // ...
    // 默认容量
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11;
    // 内部定义的比较器对象 ，用来接收用户实例化PriorityQueue对象时提供的比较器对象
    private final Comparator<? super E> comparator;
    // 用户如果没有提供比较器对象 ，使用默认的内部比较 ，将comparator置为null
    public PriorityQueue() {
    this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, null);
    }
    // 如果用户提供了比较器 ，采用用户提供的比较器进行比较
    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;
    }

    // ...
    // 向上调整：
    // 如果用户没有提供比较器对象 ，采用Comparable进行比较
    // 否则使用用户提供的比较器对象进行比较
    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;
    }
    // 使用用户提供的比较器对象进行比较
    @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;
    }
}

到此这篇关于Java数据结构之对象比较详解的文章就介绍到这了,更多相关Java对象比较内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！