Comparatable接口和Comparator接口的使用与区别

这篇博文可以为你解决的问题如下：

1. 什么是自然排序
2. Collections.sort()与Arrays.sort()的异同点
3. Comparatable接口和Comparator接口各自的排序依据（理论讲解）
4. Comparatable接口和Comparator接口实用排序方法（实际例子分析）
5. 综合使用Comparatable和Comparator进行整体排序

以下，我就根据上面的问题来写这篇博文：

1、什么是自然排序

    自然排序是一种 升序排序。对于不同的数据类型，升序规则不一样：

• BigDecimal BigInteger Byte Double Float Integer Long Short 类型，是按照数值的大小进行排序的。例如：12<23, 111.111>3.23
• Character及String类型，是按照各个字符的Unicode值大小来排序的。例如："3BC"<"AB"<"aBC"<"一二"

2、Collections.sort()与Arrays.sort()的异同点

首先，我们来看一下这两个方法的定义：

• Collections.sort()://它的定义只有以下两个

public static   Comparable > void sort ( List  list);

public static  void sort(List list, Comparator c);

• Arrays.sort()://它的定义有很多，这里列出有代表性的三个

public static void sort(int[] a);

public static void sort(Object[] a);

public static void sort(T[] a,  Comparator  c) ;

从它们的定义中，我们可以看出两点：

1. 不同点：它们适用对象不一样。

• Collections.sort()仅适用于列表型；
• Arrays.sort()仅适用数组类型，当然数组可以是int、float等，甚至可以是Object对象。

  2. 共同点：它们都直接或间接地使用Comparatable接口或Comparator接口。

• Collections.sort()很明显地引用了这两个接口，这里就不细说了；
• Arrays.sort()中，其实，int、float等对应的封装类Integer、Float等class中，都有实现对接口Comparable的引用，例如：Integer的定义如下：

  public final class Integer

  extends  Number

  implements  Comparable< Integer>

  Comparable接口在默认情况下，具有自然排序功能。所以，当我们使用Arrays.sort(int[])时，就已经实现了对int[]进行自然排序的功能了。
  

3、Comparatable接口和Comparator接口各自的排序依据

引言：
    既然是排序，那就需要指定排序依据元素，且只要指定了排序依据元素，并且调用的方法得当，那么一定可以成功排序。 （请牢牢记住这句话）

• 对于单元素的类，例如：int、float、double、char、String等数据类型，排序依据元素就是它相应的这个单元素。
• 对于多元素的类，例如：我们自定义一个Student类，它的属性有int age;String name;等，那么我们就需要指定一个排序依据元素。
  

Comparable接口的排序依据：

• 单元素类排序。（一般是指Java中已经实现Comparable接口的类，常用的有：Integer、Float、Double、String、Character等），这些类已经有了排序依据元素，所以可以直接排序。因此，在排序中，我们可以这样做：（以int为例）

         int[] intArray = {12,34,0,5,-7,8,1,3};
               Arrays.sort(intArray); //这里就是直接依据int值的大小来排序的
            for(int i=0;i
               System.out.println(intArray[i]);
      程序运行的结果是：（自然排序）
              

• 多元素类排序。
  
  

       首先，需要进行排序的这个多元素类（如：Student）必须实现Comparable接口，且T为该多元素类的类名。
             例如：public static Student implments Comparable
       然后，在该类中（一定要在该内的内部）实现comparaTo()方法，在这里，我们将指定排序依据元素。
             例如：
             @Override
              public int compareTo(Student arg0) {
                  return arg0.getName().compareTo(this.name); //这里我们指定name为排序依据元素
              }
       最后，根据Student实例化时，是用List、还是Student[]来实现的，选择使用 Collection.sort()或Arrays.sort()进行排序。

Comparator接口的排序依据：
    与Comparable不同的是，要实现Comparator接口，一定要在程序中指定排序依据元素（不管是单元素，还是多元素）。而且，这个实现Comparator接口的类一定要在排序的类（如Student）之外。可以是匿名类，如：

Collection.sort(allStudents,new Comparator() {
    public int compare(Student one, Student another) {
        return one.getAge() - another.getAge();
    }
});
也可以是一个外部类,如class StudentSort implments{};的实例，Collention.sort(allStudent,new StudentSort());
小结：Comparatable接口必须由需要排序的多元素类本身来实现，且在其内部重写comparaTo()方法；Comparator接口是在需要排序的多元素类的外部 （即使用外部类）来实现，且必须在该外部类中重写compara()方法。

4、Comparatable接口和Comparator接口实用排序方法（实际例子分析）

现在我们将用学生信息系统的排序来讲解：

• 类名：Student
• 属性值：long ID;String name;int age;float score;
• 要求：根据学号、姓名或成绩升序排序所有Student实例

下面两种方法中，橘红色部分为两种方法不同的地方。
一、使用Camparable接口（共2个文件，按学号进行升序排序）

package keNan.com.stu.StudentInfomation;

public class Student implements Comparable{  
    private String ID;
    private String name;
    private int age;
    private double score;
  
    //为Student定义两个构造方法


    public Student(String ID, String name) {
        this(ID,name,0,0);
    }
    public Student(String ID, String name, int age, double score){
        this.ID = ID;
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.score = score;
    }
   
    //属性值访问与修改
    public String getID(){
        return ID;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
    public int getAge(){
        return age;
    }
    public double getScore(){
        return score;
    }
  
    public void setID(String newID){
        ID = newID;
    }
    public void setName(String newName){
        name = newName;
    }
    public void setAge(int newAge){
        if(newAge < 0)
            newAge = 0;
        age = newAge;
    }
    public void setScore(double newScore){
        if( (newScore < 0 )||(newScore > 100))
            newScore = 0;
        score = newScore;
    }
   
    //重写对象字符串表示方法
    @Override
    public String toString() {
        String info = new String();
        info = ID + '\t' + name + '\t' + age + '\t' + score + '\n';
        return info;
    }

    @Override
    public int compareTo(Student arg0) {
        return this.ID.compareTo(arg0.ID);//此种写法为升序，若改为arg0.ID.compareTo(this.ID)则为降序
    }
}

package keNan.com.stu.StudentInfomation;

import java.util.Arrays;

public class StudentManage{
    public static void main(String[] args){
        //定义一个学生数据库
        final int STUDENT_NUM = 4;
        Student[] allStudents = new Student[STUDENT_NUM];
      
        //初始化学生数据库
        allStudents[0] = new Student("00001","a");
        allStudents[1] = new Student("00003","b");
        allStudents[2] = new Student("00002","c");
        allStudents[3] = new Student("00004","d");
        for(int i=0;i
            allStudents[i].setAge(i*10);
        }
        for(int i=0;i
            allStudents[i].setScore(99 - i*1.5);
        }
      
        //按学号升序排序
        Arrays.sort(allStudents);
       
        //显示学生信息
        System.out.println("学号" + "\t姓名" + "\t年龄" + "\t成绩");
        for(int i=0;i
            System.out.print(allStudents[i]);
        }
    }
}
程序运行结果：


二、使用Camparator接口（共2个文件，先按姓名升序进行排序，再成绩降序排序）

package keNan.com.stu.StudentInfomation;

public class Student{  
    private String ID;
    private String name;
    private int age;
    private double score;
  
    //为Student定义两个构造方法
    public Student(String ID, String name) {
        this(ID,name,0,0);
    }
    public Student(String ID, String name, int age, double score){
        this.ID = ID;
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.score = score;
    }
   
    //属性值访问与修改
    public String getID(){
        return ID;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
    public int getAge(){
        return age;
    }
    public double getScore(){
        return score;
    }
   
    public void setID(String newID){
        ID = newID;
    }
    public void setName(String newName){
        name = newName;
    }
    public void setAge(int newAge){
        if(newAge < 0)
            newAge = 0;
        age = newAge;
    }
    public void setScore(double newScore){
        if( (newScore < 0 )||(newScore > 100))
            newScore = 0;
        score = newScore;
    }
   
    //重写对象字符串表示方法
    @Override
    public String toString() {
        String info = new String();
        info = ID + '\t' + name + '\t' + age + '\t' + score + '\n';
        return info;
    }
}

package keNan.com.stu.StudentInfomation;

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class StudentManage{
    public static void main(String[] args){
        //定义一个学生数据库


        final int STUDENT_NUM = 4;
        Student[] allStudents = new Student[STUDENT_NUM];
       
        //初始化学生数据库
        allStudents[0] = new Student("00001","a");
        allStudents[1] = new Student("00003","b");
        allStudents[2] = new Student("00002","c");
        allStudents[3] = new Student("00004","d");
        for(int i=0;i
            allStudents[i].setAge(i*10);
        }
        for(int i=0;i
            allStudents[i].setScore(99 - i*1.5);
        }
       
        //按姓名升序排序
        Arrays.sort(allStudents,new ComparatorWithNameUP());
       
        //显示学生信息
        System.out.println("学号" + "\t姓名" + "\t年龄" + "\t成绩");
        for(int i=0;i
            System.out.print(allStudents[i]);
        }
       
        //按成绩降序排序
        Arrays.sort(allStudents,new ComparatorWithScoreDown());
       
        //显示学生信息
        System.out.println("学号" + "\t姓名" + "\t年龄" + "\t成绩");
        for(int i=0;i
            System.out.print(allStudents[i]);
        }
    }
}

//按姓名进行升序排序的外部类，用Comparator接口
class ComparatorWithNameUP implements Comparator{

    @Override
    public int compare(Student arg0, Student arg1) {
        // TODO Auto-generated method stub
        return arg0.getName().compareTo(arg1.getName());
    }   
}

//按成绩降序
class ComparatorWithScoreDown implements Comparator{

    @Override
    public int compare(Student arg0, Student arg1) {
        // TODO Auto-generated method s tub
        if(arg1.getScore() > arg0.getScore())
            return 1;
        else {
            if(arg1.getScore() == arg0.getScore())
                return 0;
            else return -1;
        }
    }
   
}
程序运行结果：

5、综合使用Comparatable和Comparator进行整体排序

Comparable：

• 优点是，对于单元素集合可以实现直接自然排序；

• 缺点是，对于多元素排序，它的排序依据元素是固定的（compareTo()抽象方法只能实现一次），因此排序方式固定。

Comparator：

• 优点是，元素的排序依据元素是可变的，因为可以定义N多个外部类，每个外部类实现一种排序。在不同需求下，选择不同的排序。
• 缺点是，无论是多元素，还是单元素，都必须自己创建一个外部类来实现排序。

     所以在实际运用当中，可以用Comparable的compareTo()方法来定义默认排序方式，用Comparator定义其他排序方式。
    还有一点要注意，即使Student类已经implements Comparable，但是我们在自定义外部类，如 class ComparatorWithNameUP implements Comparator，并在排序时引用sort(allStudents,new ComparatorWithNameUp());生效的排序算法是ComparatorWithNameUp.

参考资料：

1. Comparator和Comparable比较
2. Comparable 与 Comparator 两个接口的作用
3. 使用TreeSet集合比较Comparable接口和Comparator接口的区别