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浅析Collections.sort

问题引入

  在以前的一次Java上机实习中，老师布置了一道很简单的题:

从控制台输入10个整数，对它们进行升序排序并输出。

  考虑到只有10个数，须要比较的次数不是不少，因此当时我本身写了一段冒泡排序的算法而后就上交做业。交做业以后我忽然想到一个问题：JDK是否有相似于STL中的std::sort方法，能实现基本的排序而无需用户本身实现？

Collections.sort简介

  第9版《Java核心技术卷Ⅰ》的第607页介绍了一个方法：

Collections类中的sort方法能够对实现了List接口的集合进行排序。这个方法假定列表元素实现了Comparable接口。

  查看Java官方文档可知，sort方法有两种重载形式。第一种重载是：

static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) 

  根据官方文档的描述，这个方法将列表元素进行升序排序，可是列表要知足如下条件：
  1.列表元素实现了Comparable接口，且任意两个列表元素都是可比的。
  2.列表必须支持set方法。
  若是要经过这个方法来完成我上面提到的做业，那显然是行得通的：整数能够进行相互比较，第一个条件知足；把10个整数放入一个ArrayList或LinkedList中，这两个列表都支持set方法，第二个条件知足。实现代码以下：

import java.util.*; public class Sort { public static void main(String[] args) { Scanner scan = new Scanner(System.in); List<Integer> list = new ArrayList<>(); //用户输入10个整数 System.out.println("请输入10个整数："); for(int i = 0; i < 10; i++) { list.add(scan.nextInt()); } scan.close(); //排序 Collections.sort(list); //输出排序结果 System.out.println(list); } } 

  程序运行结果以下：

 

用sort进行升序排序

  用sort方法能够很方便地实现升序排序，但可否进行降序排序？答案是确定的，《Java核心技术卷Ⅰ》中介绍了一种用sort进行降序排序的简洁方法。这种方法须要用到sort方法的第二种重载形式：

public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> c) 

  若是想采用其余方式进行排序，那么可将一个Comparator对象做为sort方法的第二个参数。当要进行逆序排序时，最简便的方法是将Collections.reverseOrder()做为第二个参数。

import java.util.*; public class Sort { public static void main(String[] args) { Scanner scan = new Scanner(System.in); List<Integer> list = new ArrayList<>(); //用户输入10个整数 System.out.println("请输入10个整数："); for(int i = 0; i < 10; i++) { list.add(scan.nextInt()); } scan.close(); //逆序排序 Collections.sort(list,Collections.reverseOrder()); //输出排序结果 System.out.println(list); } } 

  程序运行结果以下：

 

用sort进行降序排序

更进一步：排序对象不是基本数据类型

  在上面的例子中，列表中的元素是整数，因此排序逻辑是很显然的：若是是升序排序，那就小数在前，大数在后。可是，若是排序的对象并不是属于整数、浮点数之类的基本数据类型，那么这些对象之间的“大小”关系该如何定义？假设有这样一道题：

定义一个点类，其中有整型属性x和y，表明其坐标；除了这两个属性之外没有其余属性。随机产生10个点，并按照这些点与原点(0,0)之间的距离大小对点进行降序排序。

  若是仍想经过sort方法进行排序的话，首先点类就必须知足上面曾经提过的约束条件：点对象是可比的，所以点类必须实现Comparable接口。查看官方文档可知，Comparable接口中只有一个方法：

int compareTo(T o) 

  调用这个方法的对象将会与参数o进行比较，小于o、等于o和大于o分别对应的返回值为负数、0和正数。对象之间相对大小的判断方法是自定义的，在这个问题中，就是经过比较各点与原点之间的距离来判断大小，因此点类的实现以下：

class Point implements Comparable<Point>{ private int x; private int y; public Point(int x,int y) { this.x = x; this.y = y; } @Override //若是该点到原点的距离大于o点到原点的距离，则该点大于o点 public int compareTo(Point o) { int distance1 = (this.x) * (this.x) + (this.y) * (this.y); int distance2 = (o.x) * (o.x) + (o.y) * (o.y); return (distance1 > distance2) ? 1 : ((distance1 == distance2) ? 0 : -1); } @Override public String toString() { return "(" + x + ","+ y + ")"; } } 

  由于要进行降序排序，因此能够经过将Collections.reverseOrder()做为sort方法的第二个参数来实现：

public class SortDemo { private static List<Point> list = new ArrayList<>(); public static void main(String[] args) { //随机生成10个点 for(int i = 0; i < 10; i++) { //点的坐标取值在[1,20]之间 int x = (int)(Math.random() * 20) + 1; int y = (int)(Math.random() * 20) + 1; list.add(new Point(x,y)); } System.out.print("排序前："); System.out.println(list); //降序排序 Collections.sort(list,Collections.reverseOrder()); System.out.print("排序后："); System.out.println(list); } } 

  程序结果以下：

 

对点进行降序排序

  如今对sort方法进行小结：

  实现了Comparable接口的类均可以用sort方法进行排序，默认的排序方法是升序；若是想进行降序排序，只需把Collections.reverseOrder做为第二个参数传给sort方法。

了解Comparator接口

  上面反复提到的Collections.reverseOrder方法返回的是一个Comparator对象。其实Comparator接口并不陌生，经常使用的equals方法就来自这个接口。Comparator接口用来定义两个对象之间的比较方法，它有一个叫作compare的方法，函数签名以下：

int compare(T o1,T o2) 

   o1 > o2，返回正数；o1 = o2，返回0；o1 < o2，返回负数。
  从前面的例子能够看出，可使用Comparator对象来控制sort的排序方法，这是如何实现的？查看sort方法的相关源码，我发现其中有这样一段代码：

 

sort方法的相关源码

  注意看图中用红线框起来的部分。经分析可知，这段代码实现了这样的逻辑：若是compare的返回值为正数，就交换进行比较的两个元素的位置。因而能够得出这样一个结论， 若是让 x > y 时compare(x,y)返回正数，那么交换 x 和 y 的位置后大的元素在后，这就实现了升序排序；反之，若是让 x < y 时compare(x,y)返回正数，那么交换位置后小的元素在后，这就实现了降序排序。这就是Comparator对象控制排序方式的原理。

 

 

Comparator对象控制排序方式的原理

  经过Comparator对象来实现点对象的降序排序，一种可行的实现方式以下：

import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.Comparator; import java.util.List; //点类 class Point { private int x; private int y; public Point(int x,int y) { this.x = x; this.y = y; } public int getX() { return x; } public int getY() { return y; } @Override public String toString() { return "(" + x + ","+ y + ")"; } } public class SortDemo { private static List<Point> list = new ArrayList<>(); public static void main(String[] args) { //随机生成10个点 for(int i = 0; i < 10; i++) { //点的坐标取值在[1,20]之间 int x = (int)(Math.random() * 20) + 1; int y = (int)(Math.random() * 20) + 1; list.add(new Point(x,y)); } System.out.print("排序前："); System.out.println(list); //降序排序 Collections.sort(list,new Comparator<Point>() { @Override //当 o1 < o2 时返回正数 public int compare(Point o1, Point o2) { int distance1 = (o1.getX()) * (o1.getX()) + (o1.getY()) * (o1.getY()); int distance2 = (o2.getX()) * (o2.getX()) + (o2.getY()) * (o2.getY()); return (distance1 < distance2) ? 1 : ((distance1 == distance2) ? 0 : -1); } }); System.out.print("排序后："); System.out.println(list); } } 

  程序运行结果以下：

 

经过实现Comparator接口来进行降序排序

  注意，在上面的程序中Point类并无实现Comparable接口，这是由于已经经过实现Comparator接口来定义Point对象的比较方法，因此也就无需实现Comparable接口。

做者：临江听雨客 连接：https://www.jianshu.com/p/32f9578b9acc 來源：简书 简书著做权归做者全部，任何形式的转载都请联系做者得到受权并注明出处。