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java对象的比较
简介java对象的比较
java对象的比较
大家好，我是晓星航。今天为大家带来的是 java对象的比较 相关内容的讲解！😀
🐱1. 问题提出🐱
上节课我们讲了优先级队列，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 对象的比较
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。
// 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);
}
🐭 3. 对象的比较 🐭
有些情况下，需要比较的是对象中的内容，比如：向优先级队列中插入某个对象时，需要对按照对象中内容来调整堆，那该如何处理呢？
3.1 覆写基类的equal
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
- 如果指向同一个对象，返回 true
- 如果传入的为 null，返回 false
- 如果传入的对象类型不是 Card，返回 false
- 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
- 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 指向的对象等于 o 指向的对象
int compareTo(E o);
}
对用用户自定义类型，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
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)); // == 0，表示牌相等
System.out.println(cmptor.compare(p, q)); // < 0，表示 p 比较小
System.out.println(cmptor.compare(q, p)); // > 0，表示 q 比较大
}
}
注意：Comparator是java.util 包中的泛型接口类，使用时必须导入对应的包。
3.4 三种方式对比
🐹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。
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- 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;
}
}
🐰5. 模拟实现PriorityQueue🐰
class LessIntComp implements Comparator<Integer>{
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1 - o2;
}
}
class GreaterIntComp implements Comparator<Integer>{
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o2 - o1;
}
}
// 假设：创建的是小堆----泛型实现
public class MyPriorityQueue<E> {
private Object[] hp;
private int size = 0;
private Comparator<? super E> comparator = null;
// java8中：优先级队列的默认容量是11
public MyPriorityQueue(Comparator<? super E> com) {
hp = new Object[11];
size = 0;
comparator = com;
}
public MyPriorityQueue() {
hp = new Object[11];
size = 0;
comparator = null;
}
// 按照指定容量设置大小
public MyPriorityQueue(int capacity) {
capacity = capacity < 1 ? 11 : capacity;
hp = new Object[capacity];
size = 0;
}
// 注意：没有此接口，给学生强调清楚
// java8中：可以将一个集合中的元素直接放到优先级队列中
public MyPriorityQueue(E[] array){
// 将数组中的元素放到优先级队列底层的容器中
hp = Arrays.copyOf(array, array.length);
size = hp.length;
// 对hp中的元素进行调整
// 找到倒数第一个非叶子节点
for(int root = ((size-2)>>1); root >= 0; root--){
shiftDown(root);
}
}
// 插入元素
public void offer(E val){
// 先检测是否需要扩容
grow();
// 将元素放在最后位置，然后向上调整
hp[size] = val;
size++;
shiftUp(size-1);
}
// 删除元素: 删除堆顶元素
public void poll(){
if(isEmpty()){
return;
}
// 将堆顶元素与堆中最后一个元素进行交换
swap((E[])hp, 0, size-1);
// 删除最后一个元素
size--;
// 将堆顶元素向下调整
shiftDown(0);
}
public int size(){
return size;
}
public E peek(){
return (E)hp[0];
}
boolean isEmpty(){
return 0 == size;
}
// 向下调整
private void shiftDown(int parent){
if(null == comparator){
shiftDownWithcompareTo(parent);
}
else{
shiftDownWithComparetor(parent);
}
}
// 使用比较器比较
private void shiftDownWithComparetor(int parent){
// child作用：标记最小的孩子
// 因为堆是一个完全二叉树，而完全二叉树可能有左没有有
// 因此：默认情况下，让child标记左孩子
int child = parent * 2 + 1;
// while循环条件可以一直保证parent左孩子存在，但是不能保证parent的右孩子存在
while(child < size)
{
// 找parent的两个孩子中最小的孩子，用child进行标记
// 注意：parent的右孩子可能不存在
// 调用比较器来进行比较
if(child+1 < size && comparator.compare((E)hp[child+1], (E)hp[child]) < 0 ){
child += 1;
}
// 如果双亲比较小的孩子还大，将双亲与较小的孩子交换
if(comparator.compare((E)hp[child], (E)hp[parent]) < 0) {
swap((E[])hp, child, parent);
// 小的元素往下移动，可能导致parent的子树不满足堆的性质
// 因此：需要继续向下调整
parent = child;
child = child*2 + 1;
}
else{
return;
}
}
}
// 使用compareTo比较
private void shiftDownWithcompareTo(int parent){
// child作用：标记最小的孩子
// 因为堆是一个完全二叉树，而完全二叉树可能有左没有有
// 因此：默认情况下，让child标记左孩子
int child = parent * 2 + 1;
// while循环条件可以一直保证parent左孩子存在，但是不能保证parent的右孩子存在
while(child < size)
{
// 找parent的两个孩子中最小的孩子，用child进行标记
// 注意：parent的右孩子可能不存在
// 向上转型，因为E的对象都实现了Comparable接口
if(child+1 < size && ((Comparable<? super E>)hp[child]).
compareTo((E)hp[child])< 0){
child += 1;
}
// 如果双亲比较小的孩子还大，将双亲与较小的孩子交换
if(((Comparable<? super E>)hp[child]).compareTo((E)hp[parent]) < 0){
swap((E[])hp, child, parent);
// 小的元素往下移动，可能导致parent的子树不满足堆的性质
// 因此：需要继续向下调整
parent = child;
child = child*2 + 1;
}
else{
return;
}
}
}
// 向上调整
void shiftUp(int child){
if(null == comparator){
shiftUpWithCompareTo(child);
}
else{
shiftUpWithComparetor(child);
}
}
void shiftUpWithComparetor(int child){
// 获取孩子节点的双亲
int parent = ((child-1)>>1);
while(0 != child){
// 如果孩子比双亲还小，则不满足小堆的性质，交换
if(comparator.compare((E)hp[child], (E)hp[parent]) < 0){
swap((E[])hp, child, parent);
child = parent;
parent = ((child-1)>>1);
}
else{
return;
}
}
}
void shiftUpWithCompareTo(int child){
// 获取孩子节点的双亲
int parent = ((child-1)>>1);
while(0 != child){
// 如果孩子比双亲还小，则不满足小堆的性质，交换
if(((Comparable<? super E>)hp[child]).compareTo((E)hp[parent]) < 0){
swap((E[])hp, child, parent);
child = parent;
parent = ((child-1)>>1);
}
else{
return;
}
}
}
void swap(E[] hp, int i, int j){
E temp = hp[i];
hp[i] = hp[j];
hp[j] = temp;
}
// 仿照JDK8中的扩容方式，注意还是有点点的区别，具体可以参考源代码
void grow(){
int oldCapacity = hp.length;
if(size() >= oldCapacity){
// Double size if small; else grow by 50%
int newCapacity = oldCapacity + ((oldCapacity < 64) ?
(oldCapacity + 2) :
(oldCapacity >> 1));
hp = Arrays.copyOf(hp, newCapacity);
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {4,1,9,2,8,0,7,3,6,5};
// 小堆---采用比较器创建小堆
MyPriorityQueue<Integer> mq1 = new MyPriorityQueue(new LessIntComp());
for(int e : arr){
mq1.offer(e);
}
// 大堆---采用比较器创建大堆
MyPriorityQueue<Integer> mq2 = new MyPriorityQueue(new GreaterIntComp());
for(int e : arr){
mq2.offer(e);
}
// 小堆--采用CompareTo比较创建小堆
MyPriorityQueue<Integer> mq3 = new MyPriorityQueue();
for(int e : arr){
mq3.offer(e);
}
}
}
感谢各位读者的阅读，本文章有任何错误都可以在评论区发表你们的意见，我会对文章进行改正的。如果本文章对你有帮助请动一动你们敏捷的小手点一点赞，你的每一次鼓励都是作者创作的动力哦！😘
风语者！平时喜欢研究各种技术，目前在从事后端开发工作，热爱生活、热爱工作。
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