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java对象的比较

2023-08-31 21:06

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java对象的比较

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!😀

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?

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。

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);        }

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                && 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    @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    }}

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:

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。

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@Overridepublic 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

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;    }}
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> 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);                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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来源地址:https://blog.csdn.net/xinhang10/article/details/130312256

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