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[数据结构与算法]刨析Comparable/Comparator/Clonable三个重要的接口

目录

  • 接口一 :?Comparable
  • 接口二 :?Comparator
  • 接口三 : Clonable?

1.Comparable

这个接口是用来给对象数组来排序

在我学接口之前我用的排序方法是Arrays.sort(),我发现单单靠之前所学知识并不能解决给对象数组排序的问题,后来学习过程中发现Comparable这一接口解决了我的疑惑,也感受到了这一接口的强大之处,但这也不是最好的,后续会说到,毕竟学知识是个循序渐进的过程嘛,,,

?首先,我们看一下我们之前学习时用的Arrays.sort,,,

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {1,3,6,2,4};
        Arrays.sort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

它能将整形数组从小到大排序,,,下面我们再来看一下Arrays.sort给对象数组排序,,,(错误示范)

class Student {
    public String name;
    public int age;
    public double score;

    public Student(String name, int age, double score) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.score = score;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", score=" + score +
                '}';
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan",98,78.9);
        students[1] = new Student("lisi",38,48.9);
        students[2] = new Student("wangwu",18,88.9);
        Arrays.sort(students);

        System.out.println(Arrays.toString(students));
    }
}

?当我们写出这样一个代码的时候,我们会发现运行结果是个什么东西???

这时候不要慌,简单分析一下报错原因,我们可以看到它报了一个ClassCastException(类型转换异常),根据后面的稍微能看懂的几个英文(小编自己英文水平太差,所以只能看懂几个),可以大概的知道是说Student不能转换为java.lang包下的Comparable,这时候我们点进去看一下源码,不要害怕看源码,有时候我们往往只需要看懂一点就能明白错误的原因了,,,

?经过粗略的分析if条件语句这一行,发现数组取下标呢,元素与元素之间都用compareTo来比较,这时候,我们发现其中的猫腻了,,,我们打开帮助手册查一下Comparable,发现它是一个泛型接口,,并且它有一个抽象方法compareTo,这时候面纱就将要一层一层的揭开了,,,

?compareTo方法中这一大段画,看到第一行我们就明白了,这东西可以帮我们解决数组对象的比较问题,所以我们要拿Student这个类去实现Comparable,并且实现compareTo方法,就能做到对象数组的排序了,,,看代码:

class Student implements Comparable<Student>{
    public String name;
    public int age;
    public double score;

    public Student(String name, int age, double score) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.score = score;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", score=" + score +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        //return this.name.compareTo(o.name);
        //return this.age - o.age;
        return (int)(this.score-o.score);
    }
}

这时候Arrays.sort()就可以帮我们做到对象数组的排序了, sort 方法中会自动调用 compareTo 方法. compareTo 的参数是 Object , 其实传入的就是 Student 类型的对象.

然后比较当前对象和参数对象的大小关系 (例如按score ).
  • 如果当前对象应排在参数对象之前 , 返回小于 0 的数字 ;
  • 如果当前对象应排在参数对象之后 , 返回大于 0 的数字;
  • 如果当前对象和参数对象不分先后 , 返回 0;
    ? ? ? ?如果你对姓名的比较存在疑惑,比如:为什么name也可以调用compareTo方法这种类似的问题,因为name是String类型的,我建议你先看一下String的源码,里面也实现了Comparable接口,以及重写了compareTo方法,这里就不详细介绍了,感兴趣的小伙伴们可以尝试一下哦,当然,我相信你们都是大佬,一看就懂哈哈,,

    执行程序,看运行结果,这下就能达到我们想要的效果了,,,

?前面说了,这样的代码也不是最好的,存在局限性,我按分数来排序,那代码就写死了 ,那我以后想按姓名来排序,我又得回头改???,以后进公司了,你的代码做改变,影响其他人的代码,那不得把你骂死,所以我们需要做进一步改进,引入Comparator接口,,,


2.Comparator比较器

这个接口又叫比较器,那比较器又是个什么东西呢???下面我也是老套路啦,一步一步揭开这东西的面纱,,,

为了解决Comparable接口的局限性,我们这个比较器完美的展现了实现效果,它也是一个泛型接口,同样只有一个抽象方法需要重写,下面看代码:

class Student {
    public String name;
    public int age;
    public double score;

    public Student(String name, int age, double score) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.score = score;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", score=" + score +
                '}';
    }
}
//比较器
class AgeComparator implements Comparator<Student> {

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.age - o2.age;
    }
}

class StringComparator implements Comparator<Student> {
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return o1.name.compareTo(o2.name);
    }
}

class ScoreComparator implements Comparator<Student> {

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        return (int)(o1.score-o2.score);
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] students = new Student[3];
        students[0] = new Student("zhangsan",98,78.9);
        students[1] = new Student("lisi",38,48.9);
        students[2] = new Student("wangwu",18,88.9);
        /*AgeComparator ageComparator = new AgeComparator();
        Arrays.sort(students,ageComparator);
        
        StringComparator stringComparator = new StringComparator();
        Arrays.sort(students,stringComparator);*/
        
        ScoreComparator scoreComparator = new ScoreComparator();
        Arrays.sort(students,scoreComparator);

        System.out.println(Arrays.toString(students));
    }
}

?通过这段代码,我们发现比较器是真真正正的做到了,想按什么排序就按什么排序,在对类的侵入性以及代码耦合度方面也算是不用太过担心了,,,


3.Clonable接口和深拷贝

Java 中内置了一些很有用的接口 , Clonable 就是其中之一 .
Object 类中存在一个 clone 方法 , 调用这个方法可以创建一个对象的 " 拷贝 ". 但是要想合法调用 clone 方法 , 必须要先实现 Clonable 接口 , 否则就会抛 CloneNotSupportedException 异常.

先来看一段代码吧,我个人喜欢结合代码看分析,这样子就降低了云里雾里的可能性了,
class Student implements Cloneable{
    public int id = 1234;

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "id=" + id +
                '}';
    }

    //重写Object父类的clone()方法
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student();
        try {
            Student student2 = (Student) student1.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

实现克隆的两个条件(结合上面代码):?

1.这个对象可以被克隆,也就是这个Student类要实现这个Clonable接口,,,

2.要在这个类中重写父类Object的clone()方法,,,

?我们现在的代码只是达到了这样一个效果,,重头戏还在后边,因为我们的拷贝有时候远远不止于此,这种只能算是一个浅拷贝,那什么才算是深拷贝呢??? 请看下面的代码:

class Money implements Cloneable{
    public double money = 19.9;

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}
class Student implements Cloneable{
    public int id = 1234;
    public Money m = new Money();

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "id=" + id +
                '}';
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Student student1 = new Student();
        //为了代码的好看,我这里不处理这个异常
        Student student2 = (Student) student1.clone();

        System.out.println(student1.m.money);
        System.out.println(student2.m.money);
        System.out.println("=========================");
        student1.m.money = 99.99;
        System.out.println(student1.m.money);
        System.out.println(student2.m.money);
    }
}

?我现在在之前的代码的基础上添加了一个Money类,并且实例化Money的对象作为Student的成员,这时候克隆之后,改变我money的值,会是一个什么的效果呢???

先看运行结果吧,我就不兜圈子了,,,

?我们发现,这并不是我们想要的结果,我们想要的结果是,通过student2去改变money的值,它并不会影响student1中的money,而我们刚刚的代码并没有做到,它的效果图如下:

?那又如何做到深拷贝呢??这时我们就需要对我们刚才的代码做一些改进了,,,

我们只需将原来的Student类中的Object的克隆方法改成下面这份代码就能做到我们想要的效果:

@Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        Student tmp = (Student) super.clone();//将id变量克隆一份,tmp指向它
        tmp.m = (Money) this.m.clone();//将m对象中的money变量克隆一份  tmp中的m指向它
        return tmp;
        //return super.clone();
    }

?看到这个代码先不要慌,如果注释没看明白,咱还有板书可以参照,,,

其实分析起来也就那么回事,,

?当我们tmp返回的时候,就把0x99给到了student2,克隆完成之后,tmp是局部变量,也就被回收了,,,就变成了下面这副摸样:

?这个时候,我们再去通过student2去改变我们的money,就不会影响student1中的money的值了,废话不多说,运行结果为证,,,

/**
 * 以上就是三个重要接口的全部分析了,下次再见!!!
 */

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