JavaSE java对象的比较
目录
- 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 总结
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？
比如下面的代码会运行报错：
import java.util.*;
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 String toString() {
return "Card{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Card card1 = new Card(1,"♦");
Card card2 = new Card(2,"♦");
Card card3 = new Card(3,"♦");
PriorityQueue<Card> p = new PriorityQueue<>();
p.offer(card2);
p.offer(card1);
System.out.println(p);
}
}
报错原因：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。具体代码示例如下所示：
import java.util.*;
public class TestDemo {
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);
PriorityQueue<Integer> qu = new PriorityQueue<>();
qu.offer(1);
qu.offer(2);
}
}
2.2 对象的比较
具体代码示例如下所示：
import java.util.*;
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 String toString() {
return "Card{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Card card1 = new Card(1,"♦");
Card card2 = new Card(1,"♦");
Card card3 = card1;
//System.out.println(card1 > card3);编译报错
System.out.println(card1 == card2);// 编译成功 ----> 打印false，因为card1和card2指向的是不同对象
//System.out.println(card1 < card2); // 编译报错
System.out.println(card1 == card3); // 编译成功 ----> 打印true，因为c1和c3指向的是同一个对象
}
}
其中card1、card2和card3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。
下面是Object中equal的实现代码：
// 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
具体代码示例如下所示：
import java.util.*;
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 String toString() {
return "Card{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Card card = (Card) o;
return rank == card.rank &&
Objects.equals(suit, card.suit);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(rank, suit);
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Card card1 = new Card(1,"♦");
Card card2 = new Card(1,"♦");
Card card3 = new Card(3,"♦");
//System.out.println(card21 > card23);编译报错
System.out.println(card1 == card2);
System.out.println(card1.equals(card2));//这里调用的是object的equals方法,所以这里比较的是引用所指向的对象是不是同一个,所以我们这里应该返回的是false,因为这是两个对象
//但是在我们的认知中，此时的card1和card2应该是一样的，所以我们需要重写equals方法
// String str = "fsafsa";
// String str2 = "fsafsafasffa";
// System.out.println(str.equals(str2));
}
}
注意，一般覆写 equals 方法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card1.equals(card2)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。
具体代码示例如下所示：
import java.util.*;
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;
}
@Override
public String toString() {
return "Card{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Card o) {
return this.rank-o.rank;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Card card1 = new Card(1,"♦");
Card card2 = new Card(1,"♦");
Card card3 = new Card(3,"♦");
System.out.println(card1.compareTo(card2));
}
}
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.*;
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 String toString() {
return "Card{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
}
class RankComparator implements Comparator<Card2>{
@Override
public int compare(Card2 o1, Card2 o2) {
return o1.rank-o2.rank;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Card2 card21 = new Card2(1,"♦");
Card2 card22 = new Card2(2,"♦");
Card2 card23 = new Card2(3,"♦");
PriorityQueue<Card2> qu = new PriorityQueue<>(new RankComparator());
qu.offer(card22);
qu.offer(card21);
qu.offer(card23);
System.out.println(qu);
}
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
| 覆写的方法 | 说明 |
|---|---|
| Object.equals | 因为所有类都是继承自 Object 的，所以直接覆写即可，不过只能比较相等与否 |
| Comparable.compareTo | 需要手动实现接口，侵入性比较强，但一旦实现，每次用该类都有顺序，属于内部顺序 |
| Comparator.compare | 需要实现一个比较器对象，对待比较类的侵入性弱，但对算法代码实现侵入性强 |
对于Comparable接口和比较器Comparator可以借助博客https://blog.csdn.net/weixin_51312723/article/details/128290353中的8.3节“常见的接口实例”进行详细了解。
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。
下面是JDK中PriorityQueue实现的源代码：
// 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 总结
这篇内容的所有代码如下所示：
import java.util.*;
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;
}
@Override
public String toString() {
return "Card{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Card o) {
return this.rank-o.rank;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Card card = (Card) o;
return rank == card.rank &&
Objects.equals(suit, card.suit);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(rank, suit);
}
}
class Card2{
public int rank; // 数值
public String suit; // 花色
public Card2(int rank, String suit) {
this.rank = rank;
this.suit = suit;
}
@Override
public String toString() {
return "Card2{" +
"rank=" + rank +
", suit='" + suit + '\'' +
'}';
}
}
class RankComparator implements Comparator<Card2>{
@Override
public int compare(Card2 o1, Card2 o2) {
return o1.rank-o2.rank;
}
}
public class TestDemo {
public static void main(String[] args) {
Card card1 = new Card(1,"♦");
Card card2 = new Card(1,"♦");
Card card3 = new Card(3,"♦");
//System.out.println(card21 > card23);编译报错
System.out.println(card1.compareTo(card2));
System.out.println(card1 == card2);
System.out.println(card1.equals(card2));//这里调用的是object的equals方法,所以这里比较的是引用所指向的对象是不是同一个,所以我们这里应该返回的是false,因为这是两个对象
//但是在我们的认知中，此时的card1和card2应该是一样的，所以我们需要重写equals方法
// String str = "fsafsa";
// String str2 = "fsafsafasffa";
// System.out.println(str.equals(str2));
}
public static void main13(String[] args) {
PriorityQueue<Integer> qu = new PriorityQueue<>();
qu.offer(1);
qu.offer(2);
}
public static void main12(String[] args) {
Card2 card21 = new Card2(1,"♦");
Card2 card22 = new Card2(2,"♦");
Card2 card23 = new Card2(3,"♦");
PriorityQueue<Card2> qu = new PriorityQueue<>(new RankComparator());
qu.offer(card22);
qu.offer(card21);
qu.offer(card23);
System.out.println(qu);
}
public static void main11(String[] args) {
Card card1 = new Card(1,"♦");
Card card2 = new Card(2,"♦");
Card card3 = new Card(3,"♦");
PriorityQueue<Card> p = new PriorityQueue<>();
p.offer(card2);
p.offer(card1);
System.out.println(p);
Card2 card21 = new Card2(1,"♦");
Card2 card22 = new Card2(2,"♦");
Card2 card23 = new Card2(3,"♦");
PriorityQueue<Card2> qu = new PriorityQueue<>(new Comparator<Card2>() {
@Override
public int compare(Card2 o1, Card2 o2) {
return o1.rank-o2.rank;
}
});
qu.offer(card22);
qu.offer(card21);
qu.offer(card23);
System.out.println(qu);
}}