Java常用类库——Arrays类(用于普通数组操作)、比较器（Comparable、Comparator 用于对象排序）的使用
学习目标
掌握Arrays类的使用
掌握填充以及排序器
掌握Comparable比较接口的使用
了解比较器的基本排序原理
掌握Comparator比较接口的使用
Arrays类
Arrays类是数组的操作类，定义在java.util包中，主要的功能可以实现数组元素的查找，数组内容的填充、排序等。
有以下的方法：
public static boolean equals(int[] a, int[] a2) 判断两个数组是否相等，此方法被重载多次，可以判断各种数组类型的数组。
public static void fill(int[] a,int val) 将指定的内容填充到数组之中，此方法被重载多次，可以填充各种数据类型的数组
public static void sort(int[] a) 数组排序，此方法被重载多次，可以对各种类型的数组进行排序。
public static int binarySearch(int[] a,int key) 对排序后的数组进行二分法检索，此方法被重载多次，可以对各种数据类型的数组进行搜索。
public static String toString(int[] a) 输出数组信息，此方法被重载多次，可以输出各种数据类型的数组。
查找API如下：
java.util
类 Arrays
java.lang.Object
继承者 java.util.Arrays
public class Arrays
extends Object
此类包含用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。此类还包含一个允许将数组作为列表来查看的静态工厂。
除非特别注明，否则如果指定数组引用为 null，则此类中的方法都会抛出 NullPointerException。
此类中所含方法的文档都包括对实现 的简短描述。应该将这些描述视为实现注意事项，而不应将它们视为规范 的一部分。实现者应该可以随意替代其他算法，只要遵循规范本身即可。（例如，sort(Object[]) 使用的算法不必是一个合并排序算法，但它必须是稳定的。）
此类是 Java Collections Framework 的成员。
从以下版本开始：
1.2
方法摘要
static
<T> List<T>
asList(T... a)
返回一个受指定数组支持的固定大小的列表。
static int binarySearch(byte[] a, byte key)
使用二分搜索法来搜索指定的 byte 型数组，以获得指定的值。
static int binarySearch(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key)
使用二分搜索法来搜索指定的 byte 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(char[] a, char key)
使用二分搜索法来搜索指定的 char 型数组，以获得指定的值。
static int binarySearch(char[] a, int fromIndex, int toIndex, char key)
使用二分搜索法来搜索指定的 char 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(double[] a, double key)
使用二分搜索法来搜索指定的 double 型数组，以获得指定的值。
static int binarySearch(double[] a, int fromIndex, int toIndex, double key)
使用二分搜索法来搜索指定的 double 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(float[] a, float key)
使用二分搜索法来搜索指定的 float 型数组，以获得指定的值。
static int binarySearch(float[] a, int fromIndex, int toIndex, float key)
使用二分搜索法来搜索指定的 float 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(int[] a, int key)
使用二分搜索法来搜索指定的 int 型数组，以获得指定的值。
static int binarySearch(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int key)
使用二分搜索法来搜索指定的 int 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(long[] a, int fromIndex, int toIndex, long key)
使用二分搜索法来搜索指定的 long 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(long[] a, long key)
使用二分搜索法来搜索指定的 long 型数组，以获得指定的值。
static int binarySearch(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object key)
使用二分搜索法来搜索指定数组的范围，以获得指定对象。
static int binarySearch(Object[] a, Object key)
使用二分搜索法来搜索指定数组，以获得指定对象。
static int binarySearch(short[] a, int fromIndex, int toIndex, short key)
使用二分搜索法来搜索指定的 short 型数组的范围，以获得指定的值。
static int binarySearch(short[] a, short key)
使用二分搜索法来搜索指定的 short 型数组，以获得指定的值。
static
<T> int
binarySearch(T[] a, int fromIndex, int toIndex, T key, Comparator<? super T> c)
使用二分搜索法来搜索指定数组的范围，以获得指定对象。
static
<T> int
binarySearch(T[] a, T key, Comparator<? super T> c)
使用二分搜索法来搜索指定数组，以获得指定对象。
static boolean[] copyOf(boolean[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 false 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static byte[] copyOf(byte[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static char[] copyOf(char[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 null 字符填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static double[] copyOf(double[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static float[] copyOf(float[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static int[] copyOf(int[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static long[] copyOf(long[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static short[] copyOf(short[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static
<T> T[]
copyOf(T[] original, int newLength)
复制指定的数组，截取或用 null 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static
<T,U> T[]
copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType)
复制指定的数组，截取或用 null 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static boolean[] copyOfRange(boolean[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static byte[] copyOfRange(byte[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static char[] copyOfRange(char[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static double[] copyOfRange(double[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static float[] copyOfRange(float[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static long[] copyOfRange(long[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static short[] copyOfRange(short[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static
<T> T[]
copyOfRange(T[] original, int from, int to)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static
<T,U> T[]
copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType)
将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static boolean deepEquals(Object[] a1, Object[] a2)
如果两个指定数组彼此是深层相等 的，则返回 true。
static int deepHashCode(Object[] a)
基于指定数组的“深层内容”返回哈希码。
static String deepToString(Object[] a)
返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式。
static boolean equals(boolean[] a, boolean[] a2)
如果两个指定的 boolean 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(byte[] a, byte[] a2)
如果两个指定的 byte 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(char[] a, char[] a2)
如果两个指定的 char 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(double[] a, double[] a2)
如果两个指定的 double 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(float[] a, float[] a2)
如果两个指定的 float 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(int[] a, int[] a2)
如果两个指定的 int 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(long[] a, long[] a2)
如果两个指定的 long 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(Object[] a, Object[] a2)
如果两个指定的 Objects 数组彼此相等，则返回 true。
static boolean equals(short[] a, short[] a2)
如果两个指定的 short 型数组彼此相等，则返回 true。
static void fill(boolean[] a, boolean val)
将指定的 boolean 值分配给指定 boolean 型数组的每个元素。
static void fill(boolean[] a, int fromIndex, int toIndex, boolean val)
将指定的 boolean 值分配给指定 boolean 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(byte[] a, byte val)
将指定的 byte 值分配给指定 byte 节型数组的每个元素。
static void fill(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte val)
将指定的 byte 值分配给指定 byte 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(char[] a, char val)
将指定的 char 值分配给指定 char 型数组的每个元素。
static void fill(char[] a, int fromIndex, int toIndex, char val)
将指定的 char 值分配给指定 char 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(double[] a, double val)
将指定的 double 值分配给指定 double 型数组的每个元素。
static void fill(double[] a, int fromIndex, int toIndex, double val)
将指定的 double 值分配给指定 double 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(float[] a, float val)
将指定的 float 值分配给指定 float 型数组的每个元素。
static void fill(float[] a, int fromIndex, int toIndex, float val)
将指定的 float 值分配给指定 float 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(int[] a, int val)
将指定的 int 值分配给指定 int 型数组的每个元素。
static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val)
将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(long[] a, int fromIndex, int toIndex, long val)
将指定的 long 值分配给指定 long 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(long[] a, long val)
将指定的 long 值分配给指定 long 型数组的每个元素。
static void fill(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object val)
将指定的 Object 引用分配给指定 Object 数组指定范围中的每个元素。
static void fill(Object[] a, Object val)
将指定的 Object 引用分配给指定 Object 数组的每个元素。
static void fill(short[] a, int fromIndex, int toIndex, short val)
将指定的 short 值分配给指定 short 型数组指定范围中的每个元素。
static void fill(short[] a, short val)
将指定的 short 值分配给指定 short 型数组的每个元素。
static int hashCode(boolean[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(byte[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(char[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(double[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(float[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(int[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(long[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(Object[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static int hashCode(short[] a)
基于指定数组的内容返回哈希码。
static void sort(byte[] a)
对指定的 byte 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(byte[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 byte 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void sort(char[] a)
对指定的 char 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(char[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 char 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void sort(double[] a)
对指定的 double 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(double[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 double 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void sort(float[] a)
对指定的 float 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(float[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 float 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void sort(int[] a)
对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 int 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void sort(long[] a)
对指定的 long 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(long[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 long 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void sort(Object[] a)
根据元素的自然顺序对指定对象数组按升序进行排序。
static void sort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex)
根据元素的自然顺序对指定对象数组的指定范围按升序进行排序。
static void sort(short[] a)
对指定的 short 型数组按数字升序进行排序。
static void sort(short[] a, int fromIndex, int toIndex)
对指定 short 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static
<T> void
sort(T[] a, Comparator<? super T> c)
根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组进行排序。
static
<T> void
sort(T[] a, int fromIndex, int toIndex, Comparator<? super T> c)
根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组的指定范围进行排序。
static String toString(boolean[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(byte[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(char[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(double[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(float[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(int[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(long[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(Object[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String toString(short[] a)
返回指定数组内容的字符串表示形式。
从类 java.lang.Object 继承的方法
clone, equals, finalize, getClass, hashCode, notify, notifyAll, toString, wait,程序代码示例如下：
import java.util.* ;
public class ArraysDemo{
public static void main(String arg[]){
int temp[] = {3,4,5,7,9,1,2,6,8} ; // 声明一个整型数组
Arrays.sort(temp) ; // 进行排序的操作
System.out.print("排序后的数组：") ;
System.out.println(Arrays.toString(temp)) ; // 以字符串输出数组
// 如果要想使用二分法查询的话，则必须是排序之后的数组
int point = Arrays.binarySearch(temp,3) ; // 检索位置
System.out.println("元素‘3’的位置在：" + point) ;
Arrays.fill(temp,3) ;// 填充数组
System.out.print("数组填充：") ;
System.out.println(Arrays.toString(temp)) ;
}
};
注意：fill填充数组不是加在数组后面，而是将数组中的所有元素都重新赋一个新值。
注意sort方法中有一个专门对对象排序的辅助类参数，当然对于已经实现Comparable接口的对象直接对数组排序即可。
Comparable接口的作用
之前Arrays类中存在sort()方法，此方法可以直接对对象数组进行排序。
Comparable接口：
可以直接使用java.util.Arrays类进行数组的排序操作，但对象所在的类必须实现Comparable接口，用于指定排序接口，Comparable接口定义如下：
public interface Comparable<T>{
public int compareTo(T o);
}
此方法返回一个int类型的数据，但是此int的值只能是以下三种：
1：表示大于
-1：表示小于
0：表示等于
要求：
定义一个学生类，里面有姓名、年龄、成绩三个属性，要求按成绩由高到低排序，如果成绩相等则按照年龄由低到高排序。
代码示例如下：
class Student implements Comparable<Student> { // 指定类型为Student
private String name ;
private int age ;
private float score ;
public Student(String name,int age,float score){
this.name = name ;
this.age = age ;
this.score = score ;
}
public String toString(){
return name + "\t\t" + this.age + "\t\t" + this.score ;
}
public int compareTo(Student stu){ // 覆写compareTo()方法，实现排序规则的应用
if(this.score>stu.score){
return -1 ;
}else if(this.score<stu.score){
return 1 ;
}else{
if(this.age>stu.age){
return 1 ;
}else if(this.age<stu.age){
return -1 ;
}else{
return 0 ;
}
}
}
};
public class ComparableDemo01{
public static void main(String args[]){
Student stu[] = {
new Student("张三",20,90.0f),
new Student("李四",22,90.0f),
new Student("王五",20,99.0f),
new Student("赵六",20,70.0f),
new Student("孙七",22,100.0f)} ;
java.util.Arrays.sort(stu) ; // 进行排序操作
for(int i=0;i<stu.length;i++){ // 循环输出数组中的内容
System.out.println(stu[i]) ;
}
}
};运行结果如下：
注意：如果此时Student类中没有实现Comparable接口，则在执行时会出现以下的异常：
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException
分析比较器的排序原理
实际上比较器的操作，就是数据结构里的二叉树排序算法。
排序的基本原理：使用第一个元素作为根节点，之后如果后面的内容比根节点小，则放在左子树，如果内容比根节点的内容要大，则放在右子树。之后利用中序遍历的方式把内容依次读取出来。
下边就手工实现一个二叉树的比较算法。
为了操作方便，此处使用Integer类完成。
public class ComparableDemo02{
public static void main(String args[]){
Comparable com = null ; // 声明一个Comparable接口对象
com = 30 ; // 通过Integer为Comparable实例化
System.out.println("内容为：" + com) ; // 调用的是toString()方法
}
};利用此特性，动手实现一个二叉树，实例如下：
class BinaryTree{
class Node{ // 声明一个节点类
private Comparable data ; // 保存具体的内容
private Node left ; // 保存左子树
private Node right ; // 保存右子树
public Node(Comparable data){
this.data = data ;
}
public void addNode(Node newNode){
// 确定是放在左子树还是右子树
if(newNode.data.compareTo(this.data)<0){ // 内容小，放在左子树
if(this.left==null){
this.left = newNode ; // 直接将新的节点设置成左子树
}else{
this.left.addNode(newNode) ; // 继续向下判断
}
}
if(newNode.data.compareTo(this.data)>=0){ // 放在右子树
if(this.right==null){
this.right = newNode ; // 没有右子树则将此节点设置成右子树
}else{
this.right.addNode(newNode) ; // 继续向下判断
}
}
}
public void printNode(){ // 输出的时候采用中序遍历
if(this.left!=null){
this.left.printNode() ; // 输出左子树
}
System.out.print(this.data + "\t") ;
if(this.right!=null){
this.right.printNode() ;
}
}
};
private Node root ; // 根元素
public void add(Comparable data){ // 加入元素
Node newNode = new Node(data) ; // 定义新的节点
if(root==null){ // 没有根节点
root = newNode ; // 第一个元素作为根节点
}else{
root.addNode(newNode) ; // 确定是放在左子树还是放在右子树
}
}
public void print(){
this.root.printNode() ; // 通过根节点输出
}
};
public class ComparableDemo03{
public static void main(String args[]){
BinaryTree bt = new BinaryTree() ;
bt.add(8) ;
bt.add(3) ;
bt.add(3) ;
bt.add(10) ;
bt.add(9) ;
bt.add(1) ;
bt.add(5) ;
bt.add(5) ;
System.out.println("排序之后的结果：") ;
bt.print() ;
}
};
另一种比较器：Comparator
如果一个类已经开发完成，但是在此类建立的初期并没有实现Comparable接口，此时肯定是无法进行对象排序操作的，所以为了解决这样的问题，java又定义了另一个比较器的操作接口——Comparator。此接口定义在java.util包中，接口定义如下：
public interface Comparator<T>{
public int compare(T o1, T o2);
boolean equals(Object obj);
}
下面定义一个自己的类，此类没有实现Comparable接口。
如下所示：
import java.util.* ;
class Student{ // 指定类型为Student
private String name ;
private int age ;
public Student(String name,int age){
this.name = name ;
this.age = age ;
}
public boolean equals(Object obj){ // 覆写equals方法
if(this==obj){
return true ;
}
if(!(obj instanceof Student)){
return false ;
}
Student stu = (Student) obj ;
if(stu.name.equals(this.name)&&stu.age==this.age){
return true ;
}else{
return false ;
}
}
public void setName(String name){
this.name = name ;
}
public void setAge(int age){
this.age = age ;
}
public String getName(){
return this.name ;
}
public int getAge(){
return this.age ;
}
public String toString(){
return name + "\t\t" + this.age ;
}
};
class StudentComparator implements Comparator<Student>{ // 实现比较器
// 因为Object类中本身已经有了equals()方法
public int compare(Student s1,Student s2){
if(s1.equals(s2)){
return 0 ;
}else if(s1.getAge()<s2.getAge()){ // 按年龄比较
return 1 ;
}else{
return -1 ;
}
}
};
public class ComparatorDemo{
public static void main(String args[]){
Student stu[] = {new Student("张三",20),
new Student("李四",22),new Student("王五",20),
new Student("赵六",20),new Student("孙七",22),
new Student("郑八",18),new Student("谢九",30),
new Student("于十",18),new Student("八十一",21)};
java.util.Arrays.sort(stu,new StudentComparator()) ; // 进行排序操作
for(int i=0;i<stu.length;i++){ // 循环输出数组中的内容
System.out.println(stu[i]) ;
}
}
};
注意：equals方法不实现也可，因为Object类中已经有了equals方法。但最好还是实现，因为一般对象的比较都是比较内容和类型的，很少比较内存地址的。
总结：
在使用中还是尽可能的使用Comparable在需要排序的类上实现此接口，而Comparator需要单独建立一个排序的类，这样如果有很多的话，则排序的规则类也会非常多，操作起来非常麻烦。
掌握一点：只要是对象排序，则在java中永远是以Comparable接口为准的。