【Java】 对象的比较【比较器】

登神长阶

第七阶 Java对象的比较 

🎷一.Java对象的比较

🪗1.基于引用的比较

        基于引用的比较在Java中使用==运算符进行。它主要检查两个对象是否引用内存中的相同位置。以下是基于引用的比较的详细介绍：

• 使用==运算符：
  • ==运算符用于比较两个对象的引用是否指向内存中的相同地址。
  • 如果两个对象的引用指向同一内存地址，则它们被认为是相等的。
  • 但如果两个对象虽然内容相同但是不同的实例（即指向不同的内存地址），那么它们将不相等。
  • 基本类型的对象可以直接比较大小。

基于引用的比较主要关注对象在内存中的位置，而不考虑其内容。这意味着即使两个对象的内容完全相同，只要它们不是同一个实例，基于引用的比较也会将它们视为不相等。

基本数据类型 

public class TestCompare {
        public static void main(String[] args) {
            int a = 10;
            int b = 20;
            System.out.println(a > b); //false
            System.out.println(a < b); //true
            System.out.println(a == b); //false
            char c1 = 'A';
            char c2 = 'B';
            System.out.println(c1 > c2); //false
            System.out.println(c1 < c2); //true
            System.out.println(c1 == c2); //false
            boolean b1 = true;
            boolean b2 = false;
            System.out.println(b1 == b2); //false
            System.out.println(b1 != b2); //true
        }
    }

引用类型

 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
        }
    }

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);
}

🎸2.基于对象的比较 

基于对象的比较在Java中是通过比较对象的内容而不是简单地比较对象的引用。这种比较通常通过重写equals()方法来实现。以下是基于对象的比较的详细介绍：

• 使用equals()方法：

  • equals()方法是用于比较两个对象的内容是否相等的常用方法。
  • 大多数Java类都会覆盖equals()方法以便进行内容比较。
  • 默认情况下，equals()方法比较的是两个对象的引用，但可以通过重写该方法来自定义比较的行为。
  • 重写equals()方法时应当遵循一些约定，如对称性、传递性、一致性和非空性。

• 重写equals()方法的注意事项：

  • 对称性：如果a.equals(b)为true，则b.equals(a)也应为true。
  • 传递性：如果a.equals(b)和b.equals(c)均为true，则a.equals(c)也应为true。
  • 一致性：对于相同的对象重复调用equals()方法应始终返回相同的结果。
  • 非空性：对象不能为null。即调用a.equals(null)时应返回false。

基于对象的比较允许开发者根据对象的内容来确定它们是否相等，而不仅仅是根据它们在内存中的位置。这使得在处理复杂数据结构或需要考虑对象状态的情况下，能够更精确地比较对象。

例如：

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);
    }
}

🎹二.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 指向的对象大于 o 指向的对象
    int compareTo(E o);
}

        在Java中，实现了Comparable接口的类可以使用compareTo()方法进行对象比较。这种比较方式允许对象自身定义比较逻辑，使得它们可以按照特定的顺序进行排序。以下是基于Comparable接口的对象比较的详细介绍：

• Comparable接口：

  • Comparable接口位于java.lang包中，其中定义了一个方法compareTo()。
  • 实现了Comparable接口的类可以使用compareTo()方法来比较对象。
  • compareTo()方法返回一个整数值，用于表示两个对象之间的大小关系。
  • 如果当前对象小于另一个对象，则返回负数；如果两个对象相等，则返回零；如果当前对象大于另一个对象，则返回正数。

• 实现Comparable接口的步骤：

  1. 类声明时实现Comparable接口，并指定泛型类型为当前类。
  2. 在类中实现compareTo()方法，定义对象之间的比较逻辑。

• 示例：

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
    }
}

在这个示例中，Card类实现了Comparable接口，并重写了compareTo()方法

通过实现Comparable接口，类可以定义自己的比较逻辑，从而实现对象之间的自定义排序。

🎻三.基于比较器的比较

除了实现Comparable接口外，还可以使用比较器（Comparator）来进行对象比较。比较器允许在不修改对象本身的情况下定义多种比较规则。以下是基于比较器的对象比较的详细介绍：

• Comparator接口：

  • Comparator接口定义了用于比较两个对象的方法compare()。
  • 通过实现Comparator接口，可以创建自定义的比较器，从而对对象进行比较。
  • 比较器可以在不修改对象本身的情况下定义多种比较规则，使得同一类型的对象可以根据不同的需求进行排序。

• 使用Comparator的步骤：

  1. 创建一个实现了Comparator接口的类。
  2. 实现compare()方法，定义对象之间的比较逻辑。

• 示例：

  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
      }
  }
  
  

  🪫四.以上三种比较的分析

• 基于比较器比较提供了更大的灵活性，允许在不修改类定义的情况下定义多种比较规则，适用于对外部库的类进行比较或需要多种不同比较规则的情况。
• 基于Comparable接口类的比较允许类自身定义对象之间的比较规则，但对类的修改较多。基于对象的比较适用于直接对类的内容进行比较，但排序需要借助其他手段。

覆写方法的类比 

🔎五.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，它根据元素的优先级进行排序。在 PriorityQueue 中，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。

//使用比较器创建小根堆
class LessIntComp implements Comparator<Integer>{
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1 - o2;
    }
}

//使用比较器创建大根堆
class GreaterIntComp implements Comparator<Integer>{
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o2 - o1;
    }
}

public class TestDemo<E> {
    //求最小的K个数，通过比较器创建大根堆
    public static int[] smallestK(int[] array, int k) {
        if(k <= 0) {
            return new int[k];
        }
        GreaterIntComp greaterCmp = new GreaterIntComp();
        PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(greaterCmp);
//先将前K个元素，创建大根堆
        for(int i = 0; i < k; i++) {
            maxHeap.offer(array[i]);
        }
//从第K+1个元素开始，每次和堆顶元素比较
        for (int i = k; i < array.length; i++) {
            int top = maxHeap.peek();
            if(array[i] < top) {
                maxHeap.poll();
                maxHeap.offer(array[i]);
            }
        }
//取出前K个
        int[] ret = new int[k];
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            int val = maxHeap.poll();
            ret[i] = val;
        }
        return ret;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {4,1,9,2,8,0,7,3,6,5};
        int[] ret = smallestK(array,3);
        System.out.println(Arrays.toString(ret));
    }
}