java中各种对象的比较方法

2023-04-27 10:04 开发作者：晓星航

前言

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？

java中各种对象的比较方法

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。

java中各种对象的比较方法

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); 
        // 编译成编程功 ----> 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
                &&amandroidp; 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> {
    publjavascriptic 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
  编程客栈      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

java中各种对象的比较方法

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>编程客栈 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);
          开发者_开发学习      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);
        }
    }
}

总结

到此这篇关于java中各种对象的比较方法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！

继续阅读：java对象比较方法 java对象的比较 js 对象比较

java中各种对象的比较方法

目录

前言

1. 问题提出

2. 元素的比较

2.1 基本类型的比较

2.2 对象的比较

3. 对象的比较

3.1 覆写基类的equal

3.2 基于Comparble接口类的比较

3.3 基于比较器比较

3.4 三种方式对比

4. 集合框架中PriorityQueue的比较方式

5. 模拟实现PriorityQueue

总结

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