数据结构-7.Java. 对象的比较

Ne0inhk

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数据结构-7.Java. 对象的比较
本篇博客给大家带来的是java对象的比较的知识点, 其中包括 用户自定义类型比较, PriorityQueue的比较方式, 三种比较方法......



文章专栏: Java-数据结构

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1. PriorityQueue中插入对象

上篇文章我们介绍了优先级队列，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.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 对象比较的问题

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==可以比较呢？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。记住!!! :  Object中实现的 equal，直接比较的是两个引用变量的地址

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，需要按照对象中内容来调整 堆，那该如何处理呢？

3.1 重写父类(Object)的equals

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： 一般重写 equals 的套路就是上面演示的, (多写几遍, 记住就行!!!)1. 如果指向同一个对象，返回 true2. 如果传入的为 null，返回 false3. 如果传入的对象类型不是 Card，返回 false4. 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 的比较重写父类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> { // 返回的值表示的意思: // < 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 指向的对象大于 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; } // 先根据数值比较，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 this.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 } }

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> { // 返回值表示不同意思: // < 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。复写Comparator中的compare方法

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; } } 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 } } 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; } }

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, 再重写compare()方法即可.

3.4 三种方式对比

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。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。// PriorityQueue 源码 自行在 IDEA 读 就行. 重点还是理解 掌握上面的两种方式.

// 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. 使用PriorityQueue创建大小堆，解决TOPK问题

top-k问题：最大或者最小的前k个数据。比如：世界前500强公司链接: 面试题 17.14. 最小K个数 - 力扣（LeetCode）容易想到的常规做法:

上图两种做法虽然很方便但是 效率不高. 换种做法: 题目要求的是前 k 个最小的数组我们不妨先把原数组前 k 个元素 建大堆, 然后将 大堆的堆顶元素top 与原数组剩余的元素 [ i ] 进行比较, 若是 top较大 则 top出堆 [ i ] 入堆. 否则就只让 i++即可. 这样一来 比较完之后 堆中的 k 个 元素 必然是 前 k 个最小的元素. 同理, 若是 题目要求前 k 个最大的数组, 则建小堆, top较小 则出堆......总结成下图: 

下面给出OJ面试的答案, 一定要先自己写, 写不出来了再看答案.

//由于PriorityQueue默认是小根堆, 所以需要实现比较器, 重写compare方法,来创建大根堆. class IntCmp implements Comparator<Integer> { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { return o2-o1; } } class Solution { public int[] smallestK(int[] arr, int k) { int[] ret = new int[k]; if(arr == null || k <= 0) return ret; //创建大根堆 PriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<>(new IntCmp()); for (int i = 0; i < k; i++) { priorityQueue.offer(arr[i]); } for (int j = k; j < arr.length; j++) { int top = priorityQueue.peek(); if(top > arr[j]) { //top大, 出堆, 小的元素入堆 priorityQueue.poll(); priorityQueue.offer(arr[j]); } } for(int i = 0;i < k;i++) { ret[i] = priorityQueue.poll(); } return ret; } }

时间复杂度分析: 

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