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java对象的比较

java对象的比较

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  • 🐱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`🐰

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?

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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。

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🐶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;}@Overridepublic 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

  1. 如果指向同一个对象,返回 true
  2. 如果传入的为 null,返回 false
  3. 如果传入的对象类型不是 Card,返回 false
  4. 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
  5. 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@Overridepublic 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}
}

Compareblejava.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:Comparatorjava.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

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🐹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:ComparbleComparator两种方式。

  1. 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
  2. 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nullpublic 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 compatibilityif (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);elsesiftUpComparable(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>{@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o1 - o2;}
}
class GreaterIntComp implements Comparator<Integer>{@Overridepublic 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11public 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);}}
}

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