Java数组和集合的排序

一:数组的排序

1.1数组元素是对象类型时进行排序(方式一,使用临时排序
package cn.henu;
public class Teacher {
    private int age;
    private String username;
    private String passwrod;
    public Teacher(int age, String username, String passwrod) {
        super();
        this.age = age;
        this.username = username;
        this.passwrod = passwrod;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    public String getPasswrod() {
        return passwrod;
    }
    public void setPasswrod(String passwrod) {
        this.passwrod = passwrod;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Teacher [age=" + age + ", username=" + username + ", passwrod=" + passwrod + "]";
    }
}
@Test
public void teacherSort() {
    Teacher teacher1 = new Teacher(1,"syw","123");
    Teacher teacher2 = new Teacher(1,"ai","123");
    Teacher teacher3 = new Teacher(1,"lmy","123");
    Teacher[] teas= {teacher1,teacher2,teacher3};
    System.out.println("-------排序前---------------");
    for(int i=0;i<teas.length;i++) {
        System.out.println(teas[i]);
    }
    Collections.sort(Arrays.asList(teas),new Comparator<Teacher>() {
        @Override
        public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
            // TODO Auto-generated method stub
            return o1.getUsername().compareTo(o2.getUsername());
        }
    });
    System.out.println("-------排序后---------------");
    for(int i=0;i<teas.length;i++) {
        System.out.println(teas[i]);
    }
}
运行结果如下:


1.2数组元素是对象类型时进行排序(方式二,使用定义好的通用排序

package cn.henu;
public class User implements Comparable<User>{
    private int age;
    private String username;
    private String password;
    public User(int age, String username, String password) {
        super();
        this.age = age;
        this.username = username;
        this.password = password;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "User [age=" + age + ", username=" + username + ", password=" + password + "]";
    }
    @Override
    public int compareTo(User o) {
        //这里按年龄字段进行升序比较,如果年龄相同的话,按照姓名的自然顺序进行比较
        int res=this.age-o.age;
        if(res==0) {
            //若参与比较的两个字符串如果首字符相同,则比较下一个字符,直到有不同的为止,返回比较的字符的ASCLL码差值,如果两个字符串不一样长,可以参与比较的字符又完全一样,则返回两个字符串的长度差值
            res=this.username.compareTo(o.username);
        }
        return res;
    }   
}
@Test
public void userSort() {
    User user1=new User(1,"abc","123");
    User user2=new User(1,"1de","555");
    User user3=new User(1,"bds","343");
    User[] objArr= {user1,user2,user3}; 
    System.out.println("-------排序前---------------");
    for(int i=0;i<objArr.length;i++) {
        System.out.println(objArr[i]);
    }
    Arrays.sort(objArr);
    System.out.println("-------排序后,逆序输出---------------");
    for(int i=0;i<objArr.length;i++) {
        System.out.println(objArr[objArr.length-i-1]);
    }
}

运行结果如下:


1.3 数组元素是基本类型时进行排序(字符型
@Test
public void strSort() {
    String[] strArr = new String[] {"zsadf", "3asfa", "asC","e3fs","Dsfa"};
    System.out.println("-------------排序前-----------------------------");
    for(int i=0;i<strArr.length;i++) {
        System.out.print(strArr[i]+",");
    }
    //若参与比较的两个字符串如果首字符相同,则比较下一个字符,直到有不同的为止,返回比较的字符的ASCLL码差值,如果两个字符串不一样长,可以参与比较的字符又完全一样,则返回两个字符串的长度差值
    Arrays.sort(strArr,String.CASE_INSENSITIVE_ORDER); //排序,后面是设置大小写不敏感,
    System.out.println();
    System.out.println("-------------排序后------------------------------");
    for(int i=0;i<strArr.length;i++) {
        System.out.print(strArr[i]+",");
    }
}
运行结果如下:


1.4 数组元素是基本类型时进行排序(整型
@Test
public void numSort() {
    int[] arr = new int[] {4, 1, 3, -23,5,6};
    for(int i=0;i<arr.length;i++) {
        System.out.print(arr[i]+",");
    }
    Arrays.sort(arr); //排序,从小到大。
    //Arrays.sort(arr,0,2); // 对[0,2)之间进行排序
    //Collections.reverse(Arrays.asList(arr)); //这个并不能实现数组逆序,因为Arrays.asList(arr)相当于把arr变成一个int[]类型的参数,长度为1
    int temp = 0;
    for (int i = 0; i < arr.length / 2; i++) {
        //让排序的结果倒叙
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[arr.length - i - 1];
        arr[arr.length - i - 1] = temp;
    }
    System.out.println();
    System.out.println("-------------排序后------------------------------");
    for(int i=0;i<arr.length;i++) {
        System.out.print(arr[i]+",");
    }
}
运行结果如下:



二:集合的排序

注意:这里使用的User和1.2中的User定义相同。

首先讲一下Comparable接口和Comparator接口,以及他们之间的差异。有助于Collections.sort()方法的使用。
1.Comparable自然规则排序
先看一个简单的例子:

@Test
public void listNumSort() {
    List nums = new ArrayList();  
    nums.add(3);  
    nums.add(5);  
    nums.add(1);  
    nums.add(0);  
    System.out.println(nums);  
    Collections.sort(nums);  
    //排序后
    System.out.println(nums);
    //逆序
    Collections.reverse(nums);
    System.out.println(nums);
}
运行结果如下:

[3, 5, 1, 0]
[0, 1, 3, 5]
[5, 3, 1, 0]
稍微复杂的List里面放一个复杂的对象,比如上面的user对象

@Test 
public void listObjSort() {
    List list=new LinkedList();
    list.add(new User(1,"abc","123"));
    list.add(new User(1,"1de","555"));
    list.add(new User(1,"bds","343"));
    System.out.println("-------排序前---------------");
    for(int i=0;i<list.size();i++) {
        System.out.println(list.get(i));
    }
    Collections.sort(list);
    System.out.println("-------排序后,逆序输出---------------");
    for(int i=0;i<list.size();i++) {
        System.out.println(list.get(list.size()-i-1));
    }
}
运行结果如下:

我们会发现sort(List)方法中List中的T必须实现Comparable接口,然后实现compareTo()方法,该方法的返回值0代表相等,正数表示大于,负数表示小于;为什么在简单例子中没有看到实现Comparable接口呢?是因为Integer类其实自己已经实现了Comparable接口,Java已经给我们做好了。
2.Comparator专门规则排序(l临时排序)
先看例子:

@Test 
public void listObjSort() {
    List list=new LinkedList();
    list.add(new Teacher(1,"syw","123"));
    list.add(new Teacher(1,"ai","123"));
    list.add(new Teacher(1,"lmy","123"));
    System.out.println("-------排序前---------------");
    for(int i=0;i<list.size();i++) {
        System.out.println(list.get(i));
    }
    Collections.sort(list,new Comparator<Teacher>() {
        @Override
        public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
            // TODO Auto-generated method stub
            return o1.getUsername().compareTo(o2.getUsername());
        }
    });
    System.out.println("-------排序后,逆序输出---------------");
    for(int i=0;i<list.size();i++) {
        System.out.println(list.get(list.size()-i-1));
    }
}

运行结果如下:  

从上面的例子我们可以看出Teacher类没有实现Comparable接口,只是在sort()方法中多传入一个参数,只不过该参数是一个接口我们需要实现其compare方法。

三:数组转换为集合的3中方式对比

一.最常见方式(未必最佳)

通过 Arrays.asList(strArray) 方式,将数组转换List后,不能对List增删,只能查改,否则抛异常。

关键代码:List list = Arrays.asList(strArray);

private void testArrayCastToListError() {
  String[] strArray = new String[2];
  List list = Arrays.asList(strArray);
  //对转换后的list插入一条数据
  list.add("1");
  System.out.println(list);
 }

执行结果:

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
 at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
 at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
 at com.darwin.junit.Calculator.testArrayCastToList(Calculator.java:19)
 at com.darwin.junit.Calculator.main(Calculator.java:44)

程序在list.add(“1”)处,抛出异常:UnsupportedOperationException。

原因解析:

Arrays.asList(strArray)返回值是java.util.Arrays类中一个私有静态内部类java.util.Arrays.ArrayList,它并非java.util.ArrayList类。java.util.Arrays.ArrayList类具有 set(),get(),contains()等方法,但是不具有添加add()或删除remove()方法,所以调用add()方法会报错。

使用场景:Arrays.asList(strArray)方式仅能用在将数组转换为List后,不需要增删其中的值,仅作为数据源读取使用。

二.数组转为List后,支持增删改查的方式

通过ArrayList的构造器,将Arrays.asList(strArray)的返回值由java.util.Arrays.ArrayList转为java.util.ArrayList

关键代码:ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;

private void testArrayCastToListRight() {
  String[] strArray = new String[2];
  ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray)) ;
  list.add("1");
  System.out.println(list);
 }

执行结果:成功追加一个元素“1”。

[null, null, 1]

使用场景:需要在将数组转换为List后,对List进行增删改查操作,在List的数据量不大的情况下,可以使用。

三.通过集合工具类Collections.addAll()方法(最高效)

通过Collections.addAll(arrayList, strArray)方式转换,根据数组的长度创建一个长度相同的List,然后通过Collections.addAll()方法,将数组中的元素转为二进制,然后添加到List中,这是最高效的方法。

关键代码:

ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);
Collections.addAll(arrayList, strArray);

测试:

private void testArrayCastToListEfficient(){
  String[] strArray = new String[2];
  ArrayList< String> arrayList = new ArrayList<String>(strArray.length);
  Collections.addAll(arrayList, strArray);
  arrayList.add("1");
  System.out.println(arrayList);
 }

执行结果:同样成功追加一个元素“1”。

【null,null,1】

使用场景:需要在将数组转换为List后,对List进行增删改查操作,在List的数据量巨大的情况下,优先使用,可以提高操作速度。

注:附上Collections.addAll()方法源码:

public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T... elements) {
        boolean result = false;
        for (T element : elements)
            result |= c.add(element);//result和c.add(element)按位或运算,然后赋值给result
        return result;
    }

问题解答

问题:数组类型如果是整型数组,转为List时,会报错?

答案: 在JDK1.8环境中测试,这三种转换方式是没有问题的。放心使用。对于Integer[]整型数组转List的方法和测试结果如下:

  1. 方式一:不支持增删
Integer[] intArray1 = new Integer[2];
List<Integer> list1 = Arrays.asList(intArray1);
System.out.println(list1);

运行结果:【null,null】

  1. 方式二:支持增删
Integer[] intArray2 = new Integer[2];
List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(intArray2)) ;
list2.add(2);
System.out.println(list2);

运行结果:

[null, null, 2]
  1. 方式三:支持增删,且数据量大最高效
Integer[] intArray3 = new Integer[2];
List<Integer> list3 = new ArrayList<Integer>(intArray3.length);
Collections.addAll(list3, intArray3);
list3.add(3);
System.out.println(list3);

运行结果:

[null, null, 3]

综上,整型Integer[]数组转List<Integer>的正确方式应该是这样的。

易错点:可能出现的错误可能是这样转换的:

int[] intArray1 = new int[2];
List<Integer> list1 = Arrays.asList(intArray1);//此处报错!!!

报错原因:等号两边类型不一致,当然编译不通过。分析见下文。

那么在声明数组时,用int[] 还是Integer[],哪种声明方式才能正确的转为List呢?
答案: 只能用Integer[]List<Integer>,即只能用基本数据类型的包装类型,才能直接转为List

原因分析如下:

我们来看List在Java源码中的定义(别害怕看不懂源码,看我分析,很易懂的):

public interface List<E> extends Collection<E> {省略…}

再来看Arrays.asList()的在Java源码定义:

 public static <T> List<T> asList(T... a) {
        return new ArrayList<>(a);
    }
  • 从上述源码中可以看出,List声明时,需要传递一个泛型<E>作为形参,asList()参数类型也是泛型中的通配类型<T>。Java中所有的泛型必须是引用类型。

  • 什么是引用类型?Integer是引用类型,那int是什么类型?int是基本数据类型,不是引用类型。这就是为什么java中没有List<int>,而只有List<Integer>

  • 举一反三:其他8种基本数据类型byte、short、int、long、float、double、char也都不是引用类型,所以8种基本数据类型都不能作为List的形参。但String、数组、class、interface是引用类型,都可以作为List的形参,所以存在List<Runnable>接口类型的集合、List<int[]>数组类型的集合、List<String>类的集合。但不存在list<byte>list<short> 等基本类型的集合。

有了上述基础知识后,再来看为什么下面两行代码第二行能编译通过,第三行却编译报错?

int[] intArray1 = new int[1]; 
Arrays.asList(intArray1);//编译不报错
List<Integer> list1 = Arrays.asList( intArray1);//编译报错

答案:

  • 第二行代码,Arrays.asList()方法的入参是个引用类型的int[],那么返回值类型一定是List<int[]> ,其完整代码是:List<int[]> intsArray = Arrays.asList(intArray1);,所以编译通过,没问题。

  • 第三行报错,因为等号两边的类型不一致,左边:List<Integer>,右边List<int[]>,所以编译时就报错。

总结

现在你应该明白,为什么int[]不能直接转换为List<Integer>,而Integer[]就可以转换为List<Integer>了吧。因为List中的泛型必须是引用类型,int是基本数据类型,不是引用类型,但int的包装类型Integerclass类型,属于引用类型,所以Integer可以作为List形参,List<Integer>在java中是可以存在的,但不存在List<int>类型。

在编码时,我们不光要知其然,还要知其所以然,通过分析JDK源码,才能得出一手信息,不仅了解到了如何用,还能得出为何这样用。

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