Java ArrayList 的不同排序方法

2015-12-14 09:42:34

在這篇文章中，將討論ArrayList 中一種極其重要的操作，你很有可能需要在企業應用開發中實現它。它就是ArrayList元素的排序。

由于其功能性和靈活性，ArrayList是 Java 集合框架中使用最為普遍的集合類之一。ArrayList 是一種 List 實現，它的內部用一個動態數組來存儲元素，因此 ArrayList 能夠在添加和移除元素的時候進行動態的擴展和縮減。你可能已經使用過 ArrayList，因此我將略過基礎部分。如果你對 ArrayList 還不熟悉，你可以參考它的 API 文檔，可以很容易理解在 ArrayList 上執行基本的操作。

在這篇文章中，我將討論ArrayList中一種極其重要的操作，你很有可能需要在企業應用開發中實現它。它就是ArrayList元素的排序。

排序字符串對象的 ArrayList

考慮一個 ArrayList 存儲著以字符串形式存在的國名（country name），為了對這個 ArrayList 進行排序，你需要調用 Collections.sort()方法，傳遞由國名構成的 ArrayList 對象。這種方法將按照自然順序（按字母升序）對元素（國名）進行排序。讓我們為此來寫一段代碼。

SortArrayListAscendingDescending.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.ascendingdescending; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.Collections; 
public class SortArrayListAscendingDescending { 
private ArrayList arrayList; 
public SortArrayListAscendingDescending(ArrayList arrayList) { 
this.arrayList = arrayList; 
} 
public ArrayList getArrayList() { 
return this.arrayList; 
} 
public ArrayList sortAscending() { 
Collections.sort(this.arrayList); 
return this.arrayList; 
} 
public ArrayList sortDescending() { 
Collections.sort(this.arrayList, Collections.reverseOrder()); 
return this.arrayList; 
} 
}

在上面的類中，我們在構造器中初始化了一個 ArrayList 對象。在 sortAscending()方法中，我們調用了 Collections.sort()方法，并傳遞這個初始化的 ArrayList對象為參數，返回排序后的 ArrayList。在 sortDescending()方法中，我們調用重載的 Collections.sort()方法讓其按照降序對元素排序，這個版本的 Collections.sort()接收ArrayList對象作為***個參數，一個由 Collections.reverseOrder()方法返回的 Comparator 對象作為第二個參數。我們將會在稍后講解 Comparator。為了測試排序功能，我們將寫一段測試代碼。

SortArrayListAscendingDescendingTest.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.ascendingdescending; 
import org.junit.Test; 
import java.util.ArrayList; 
import static org.junit.Assert.*; 
public class SortArrayListAscendingDescendingTest { 
<a href="http://www.jobbole.com/members/madao">@Test</a> 
public void testSortAscendingDescending() throws Exception { 
ArrayList countryList = new ArrayList&lt;&gt;(); 
countryList.add("France"); 
countryList.add("USA"); 
countryList.add("India"); 
countryList.add("Spain"); 
countryList.add("England"); 
SortArrayListAscendingDescending sortArrayList = new SortArrayListAscendingDescending(countryList); 
ArrayList unsortedArrayList = sortArrayList.getArrayList(); 
System.out.println("Unsorted ArrayList: " + unsortedArrayList); 
ArrayList sortedArrayListAscending = sortArrayList.sortAscending(); 
System.out.println("Sorted ArrayList in Ascending Order : " + sortedArrayListAscending); 
ArrayList sortedArrayListDescending = sortArrayList.sortDescending(); 
System.out.println("Sorted ArrayList in Descending Order: " + sortedArrayListDescending); 
} 
}

在上面的測試代碼中，我們創建一個 ArrayList 對象，并添加了 5 個字符串對象代表 5 個國家的名字。然后我們調用 getArrayList()、sortAscending()和 sortDescending()方法，并打印這些方法返回的 ArrayList 對象。

輸出如下：

------------------------------------------------------- 
T E S T S 
-------------------------------------------------------   
Running guru.springframework.blog.sortarraylist.ascendingdescending.SortArrayListAscendingDescendingTest   
Unsorted ArrayList: [France, USA, India, Spain, England] 
Sorted ArrayList in Ascending Order : [England, France, India, Spain, USA] 
Sorted ArrayList in Descending Order: [USA, Spain, India, France, England]   
Tests run: 1, Failures: 0, Errors: 0, Skipped: 0, Time elapsed: 0.001 sec - in guru.springframework.blog.sortarraylis

到目前為止，所要排序的 ArrayList 元素都是非常簡單的，我們僅僅只是調用 Collections.sort()方法并傳遞了需要排序的 ArrayList 對象作為參數。但是更多的是你會遇到一些復雜的情景下對 ArrayList 進行排序。

Collections.sort() 方法對 ArrayList 的元素或者任何其他 List 的實現提供的可比較的元素進行排序，這意味著這些元素的類需要實現 java.lang 包中的 Comparable 接口。正如 String 類實現了 Comparable 接口，我們就可以對由國名構成的 ArrayList 排序。有些其他的標準 Java 類實現了 Comparable 接口，包括原始的包裝類，例如 Integer、Short、Double、Float、Boolean、BigInteger、BigDecimal、File 和 Date 類都實現了 Comparable 接口。

使用Comparable排序ArrayList

Comparable 是帶有單一 compareTo()方法的接口。一個實現了 Comparable 接口的類對象可以與其它同類型的對象進行比較，實現 Comparable 接口的類需要重寫 compareTo()方法，這個方法接收一個同類型的對象，并實現這個對象和傳遞給方法的另一個對象比較的邏輯。compareTo()方法返回Int 類型的比較結果，分別代表下面的含義：

正值表示當前對象比傳遞給 comPareTO()的對象大
負值表示當前對象比傳遞給 comPareTO()的對象小
零表示兩個對象相等

讓我們來舉一個例子，JobCandidate 類的對象保存在 ArrayList 中并準備對其進行排序。JobCandidate 類有三個成員變量：字符串類型的姓名和性別、整型的年齡。我們想要對保存在 ArrayList 中的 JobCandidate 對象按照年齡進行排序。因此我們要讓 JobCandidate 類實現 Comparable 接口并重寫 compareTo()方法。

JobCandidate類的代碼如下：

JobCandidate.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.comparable; 
public class JobCandidate implements Comparable { 
private String name; 
private String gender; 
private int age; 
public JobCandidate(String name, String gender, int age) { 
this.name = name; 
this.gender = gender; 
this.age = age; 
} 
public String getName() { 
return name; 
} 
public String getGender() { 
return gender; 
} 
public int getAge() { 
return age; 
} 
@Override 
public int compareTo(JobCandidate candidate) { 
return (this.getAge() < candidate.getAge() ? -1 : 
(this.getAge() == candidate.getAge() ? 0 : 1)); 
} 
@Override 
public String toString() { 
return " Name: " + this.name + ", Gender: " + this.gender + ", age:" + this.age; 
} 
}

在上面 JobCandidate 類被重寫的 compareTo()方法中，我們實現了基于年齡的比較邏輯。我見過很多程序員將(this.getAge() – candidate.getAge())作為返回的比較結果。盡管使用這種 return 語句看上去似乎很吸引人，并且也不會對我們的例子造成影響，我的建議是遠離這種語句。想象一下，比較整數值，其中有一個或者兩個都是負數的結果。這會導致一些錯誤，讓你的程序行為不定，而且更重要的是，這樣的錯誤是很細微的，尤其是在大型的企業應用中很難檢測出來。下面我們將寫一個輔助類，為委托方對包含了 JobCandidate 元素的 ArrayList 對象進行排序。

JobCandidateSorter.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.comparable; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.Collections; 
public class JobCandidateSorter { 
ArrayList jobCandidate = new ArrayList<>(); 
public JobCandidateSorter(ArrayList jobCandidate) { 
this.jobCandidate = jobCandidate; 
} 
public ArrayList getSortedJobCandidateByAge() { 
Collections.sort(jobCandidate); 
return jobCandidate; 
} 
}

在 JobCandidateSorter 類中，我們初始化了一個 ArrayList 對象，委托方將通過構造函數實例化 JobCandidateSorter 。然后我們編寫了 getSortedJobCandidateByAge()方法，在這個方法中，我們調用 Collections.sort()并傳遞已經初始化了的 ArrayList 為參數，***返回排序后的 ArrayList。

接下來，我們寫一個測試類來測試一下我們的代碼。

JobCandidateSorterTest.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.comparable; 
import org.junit.Test; 
import java.lang.reflect.Array; 
import java.util.ArrayList; 
import static org.junit.Assert.*; 
public class JobCandidateSorterTest { 
<a href="http://www.jobbole.com/members/madao">@Test</a> 
public void testGetSortedJobCandidateByAge() throws Exception { 
JobCandidate jobCandidate1 = new JobCandidate("Mark Smith", "Male", 26); 
JobCandidate jobCandidate2 = new JobCandidate("Sandy Hunt", "Female", 23); 
JobCandidate jobCandidate3 = new JobCandidate("Betty Clark", "Female", 20); 
JobCandidate jobCandidate4 = new JobCandidate("Andrew Styne", "Male", 24); 
ArrayList jobCandidateList = new ArrayList&lt;&gt;(); 
jobCandidateList.add(jobCandidate1); 
jobCandidateList.add(jobCandidate2); 
jobCandidateList.add(jobCandidate3); 
jobCandidateList.add(jobCandidate4); 
JobCandidateSorter jobCandidateSorter = new JobCandidateSorter(jobCandidateList); 
ArrayList sortedJobCandidate = jobCandidateSorter.getSortedJobCandidateByAge(); 
System.out.println("-----Sorted JobCandidate by age: Ascending-----"); 
for (JobCandidate jobCandidate : sortedJobCandidate) { 
System.out.println(jobCandidate); 
} 
} 
}

在上面的測試類中，我們創建了四個 JobCandidate 對象并把它們添加到 ArrayList，然后傳遞這個 ArrayList 到構造函數來實例化 JobCandidateSorter 類。***，我們調用 JobCandidateSorter 類的 getSortedJobCandidateByAge()方法，并打印這個方法返回的排序后的 ArrayList。測試的輸出結果如下：

------------------------------------------------------- 
T E S T S 
------------------------------------------------------- 
Running guru.springframework.blog.sortarraylist.comparable.JobCandidateSorterTest 
-----Sorted JobCandidate by age: Ascending----- 
Name: Betty Clark, Gender: Female, age:20 
Name: Sandy Hunt, Gender: Female, age:23 
Name: Andrew Styne, Gender: Male, age:24 
Name: Mark Smith, Gender: Male, age:26 
Tests run: 1, Failures: 0, Errors: 0, Skipped: 0, Time elapsed: 0.003 sec 
- in guru.springframework.blog.sortarraylist.comparable.JobCandidateSorterTest

使用 Comparable 對 ArrayList 排序是一種常用的方法。但是你必須知道有某些限制。你想要排序的對象的類必須實現 Comparable 并覆寫 compareTo()方法。這基本上意味著你將只能基于一個成員變量來比較對象(我們例子中的年齡字段)。如果要求你按照姓名和年齡來對 JobCandidate 對象進行排序怎么辦？ Comparable 就不是解決的方法了。另外，比較邏輯是需要進行比較的對象的類的一部分，它消除了比較邏輯可復用性的可能。Java 通過使用在 java.util 包下提供的Comparator接口解決了上述的比較需求。

使用 Comparator 排序 ArrayList

Comparator 接口與Comparable 接口相似也提供了一個單一的比較方法叫作 compare()。然而，與 Comparable的 compareTo()方法不同的是，這個 compare()接受兩個同類型的不同對象進行比較。

我們將用 Comparator 對我們之前使用過的相同 JobCandidate 類對象進行排序。我們將通過實現 Comparatoras 匿名內部類，允許對 JobCandidate 對象按照年齡和姓名進行排序。

下面是使用了 Comparator 的 JobCandidate 類代碼

JobCandidate.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator; 
import java.util.Comparator; 
public class JobCandidate { 
private String name; 
private String gender; 
private int age; 
public JobCandidate(String name, String gender, int age) { 
this.name = name; 
this.gender = gender; 
this.age = age; 
} 
public String getName() { 
return name; 
} 
public String getGender() { 
return gender; 
} 
public int getAge() { 
return age; 
} 
public static Comparator ageComparator = new Comparator() { 
@Override 
public int compare(JobCandidate jc1, JobCandidate jc2) { 
return (jc2.getAge() < jc1.getAge() ? -1 : 
(jc2.getAge() == jc1.getAge() ? 0 : 1)); 
} 
}; 
public static Comparator nameComparator = new Comparator() { 
@Override 
public int compare(JobCandidate jc1, JobCandidate jc2) { 
return (int) (jc1.getName().compareTo(jc2.getName())); 
} 
}; 
@Override 
public String toString() { 
return " Name: " + this.name + ", Gender: " + this.gender + ", age:" + this.age; 
} 
}

在上面的類中，從 29 行到 35 行，我們寫了一個匿名類并實現了 compare()方法，按照年齡的降序對 JobCandidate 對象進行排序。從37行到42行，我們又寫了一個匿名類并實現了 compare() 方法，按照姓名的升序對 JobCandidate進行排序。現在我們寫一個類，為委托方對 ArrayList 的元素進行排序。

JobCandidateSorter.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.Collections; 
public class JobCandidateSorter { 
ArrayList jobCandidate = new ArrayList<>(); 
public JobCandidateSorter(ArrayList jobCandidate) { 
this.jobCandidate = jobCandidate; 
} 
public ArrayList getSortedJobCandidateByAge() { 
Collections.sort(jobCandidate, JobCandidate.ageComparator); 
return jobCandidate; 
} 
public ArrayList getSortedJobCandidateByName() { 
Collections.sort(jobCandidate, JobCandidate.nameComparator); 
return jobCandidate; 
} 
}

在上面的類中，我們寫了 getSortedJobCandidateByAge()方法，在這個方法內部我們調用了 Collections.sort()的重載版本，這個版本傳遞要被排序的 ArrayList 對象和比較年齡的 Comparator 對象。在 getSortedJobCandidateByName()方法內部，我們又調用了 Collections.sort()的另一個重載版本，這個版本傳遞要被排序的 ArrayList 對象和比較姓名的 Comparator 對象。

讓我們寫一個測試類來測試我們的代碼。

JobCandidateSorterTest.java

package guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator; 
import guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator.JobCandidate; 
import guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator.JobCandidateSorter; 
import org.junit.Before; 
import org.junit.Test; 
import java.util.ArrayList; 
import static org.junit.Assert.*; 
public class JobCandidateSorterTest { 
JobCandidateSorter jobCandidateSorter; 
@Before 
public void setUp() throws Exception { 
JobCandidate jobCandidate1 = new JobCandidate("Mark Smith", "Male", 26); 
JobCandidate jobCandidate2 = new JobCandidate("Sandy Hunt", "Female", 23); 
JobCandidate jobCandidate3 = new JobCandidate("Betty Clark", "Female", 20); 
JobCandidate jobCandidate4 = new JobCandidate("Andrew Styne", "Male", 24); 
ArrayList jobCandidateList = new ArrayList&lt;&gt;(); 
jobCandidateList.add(jobCandidate1); 
jobCandidateList.add(jobCandidate2); 
jobCandidateList.add(jobCandidate3); 
jobCandidateList.add(jobCandidate4); 
jobCandidateSorter = new JobCandidateSorter(jobCandidateList); 
} 
<a href="http://www.jobbole.com/members/madao">@Test</a> 
public void testGetSortedJobCandidateByAge() throws Exception { 
System.out.println("-----Sorted JobCandidate by age: Descending-----"); 
ArrayList sortedJobCandidate = jobCandidateSorter.getSortedJobCandidateByAge(); 
for (JobCandidate jobCandidate : sortedJobCandidate) { 
System.out.println(jobCandidate); 
} 
} 
<a href="http://www.jobbole.com/members/madao">@Test</a> 
public void testGetSortedJobCandidateByName() throws Exception { 
System.out.println("-----Sorted JobCandidate by name: Ascending-----"); 
ArrayList sortedJobCandidate = jobCandidateSorter.getSortedJobCandidateByName(); 
for (JobCandidate jobCandidate : sortedJobCandidate) { 
System.out.println(jobCandidate); 
} 
} 
}

在測試類中我們向 ArrayList 中添加若干 JobCandidate 對象，并使用 Before 注釋在測試單元的 setup()方法中創建了一個 JobCandidateSorter 對象。如果你是一個 Junit 新手，可以參考我以前的文章包括 Junit 注釋（Junit 單元測試系列）。在 testGetSortedJobCandidateByAge()測試方法中我們調用了 getSortedJobCandidateByAge()方法，并打印了該方法返回的排序后的 ArrayList。在 testGetSortedJobCandidateByName()測試方法中我們調用了getSortedJobCandidateByName() 方法并同樣打印該方法返回的 ArrayList。測試的輸出如下：

------------------------------------------------------- 
T E S T S 
------------------------------------------------------- 
Running guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator.JobCandidateSorterTest 
-----Sorted JobCandidate by name: Ascending----- 
Name: Andrew Styne, Gender: Male, age:24 
Name: Betty Clark, Gender: Female, age:20 
Name: Mark Smith, Gender: Male, age:26 
Name: Sandy Hunt, Gender: Female, age:23 
-----Sorted JobCandidate by age: Descending----- 
Name: Mark Smith, Gender: Male, age:26 
Name: Andrew Styne, Gender: Male, age:24 
Name: Sandy Hunt, Gender: Female, age:23 
Name: Betty Clark, Gender: Female, age:20 
Tests run: 2, Failures: 0, Errors: 0, Skipped: 0, Time elapsed: 0.023 sec 
- in guru.springframework.blog.sortarraylist.comparator.JobCandidateSorterTest

總結

在本文中我們看到了 ArrayList 排序的不同方法。一種是使用 Comparable 另一種是使用 Comparator。方法的選擇一直是造成程序員們困惑的原因之一。你最應該記住的就是一個 Comparable 對象可以說“我可以自己與另外一個對象比較”而一個 Comparator 對象可以說“我可以比較兩個不同的對象”。你不能說一個接口比另一個要好。選擇的接口取決于你需要實現的功能。

責任編輯：王雪燕來源： ImportNew

Java 不同排序方法