Java常用类库——Arrays类(用于普通数组操作)、比较器（Comparable、Comparator 用于对象排序）的使用

学习目标

掌握Arrays类的使用

掌握填充以及排序器

掌握Comparable比较接口的使用

了解比较器的基本排序原理

掌握Comparator比较接口的使用

Arrays类

Arrays类是数组的操作类，定义在java.util包中，主要的功能可以实现数组元素的查找，数组内容的填充、排序等。

 有以下的方法：

 public static boolean equals(int[] a, int[] a2) 判断两个数组是否相等，此方法被重载多次，可以判断各种数组类型的数组。

public static void fill(int[] a,int val)  将指定的内容填充到数组之中，此方法被重载多次，可以填充各种数据类型的数组

public static void sort(int[] a) 数组排序，此方法被重载多次，可以对各种类型的数组进行排序。

public static int binarySearch(int[] a,int key) 对排序后的数组进行二分法检索，此方法被重载多次，可以对各种数据类型的数组进行搜索。

public static String toString(int[] a) 输出数组信息，此方法被重载多次，可以输出各种数据类型的数组。

查找API如下：

java.util 类 Arraysjava.lang.Object  继承者 java.util.Arrayspublic class Arraysextends Object此类包含用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法。此类还包含一个允许将数组作为列表来查看的静态工厂。除非特别注明，否则如果指定数组引用为 null，则此类中的方法都会抛出 NullPointerException。此类中所含方法的文档都包括对实现 的简短描述。应该将这些描述视为实现注意事项，而不应将它们视为规范 的一部分。实现者应该可以随意替代其他算法，只要遵循规范本身即可。（例如，sort(Object[]) 使用的算法不必是一个合并排序算法，但它必须是稳定的。）此类是 Java Collections Framework 的成员。从以下版本开始：1.2方法摘要static<T> List<T>asList(T... a)           返回一个受指定数组支持的固定大小的列表。static intbinarySearch(byte[] a, byte key)           使用二分搜索法来搜索指定的 byte 型数组，以获得指定的值。static intbinarySearch(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key)           使用二分搜索法来搜索指定的 byte 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(char[] a, char key)           使用二分搜索法来搜索指定的 char 型数组，以获得指定的值。static intbinarySearch(char[] a, int fromIndex, int toIndex, char key)           使用二分搜索法来搜索指定的 char 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(double[] a, double key)           使用二分搜索法来搜索指定的 double 型数组，以获得指定的值。static intbinarySearch(double[] a, int fromIndex, int toIndex, double key)           使用二分搜索法来搜索指定的 double 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(float[] a, float key)           使用二分搜索法来搜索指定的 float 型数组，以获得指定的值。static intbinarySearch(float[] a, int fromIndex, int toIndex, float key)           使用二分搜索法来搜索指定的 float 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(int[] a, int key)           使用二分搜索法来搜索指定的 int 型数组，以获得指定的值。static intbinarySearch(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int key)           使用二分搜索法来搜索指定的 int 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(long[] a, int fromIndex, int toIndex, long key)           使用二分搜索法来搜索指定的 long 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(long[] a, long key)           使用二分搜索法来搜索指定的 long 型数组，以获得指定的值。static intbinarySearch(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object key)           使用二分搜索法来搜索指定数组的范围，以获得指定对象。static intbinarySearch(Object[] a, Object key)           使用二分搜索法来搜索指定数组，以获得指定对象。static intbinarySearch(short[] a, int fromIndex, int toIndex, short key)           使用二分搜索法来搜索指定的 short 型数组的范围，以获得指定的值。static intbinarySearch(short[] a, short key)           使用二分搜索法来搜索指定的 short 型数组，以获得指定的值。static<T> intbinarySearch(T[] a, int fromIndex, int toIndex, T key, Comparator<? super T> c)           使用二分搜索法来搜索指定数组的范围，以获得指定对象。static<T> intbinarySearch(T[] a, T key, Comparator<? super T> c)           使用二分搜索法来搜索指定数组，以获得指定对象。static boolean[]copyOf(boolean[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 false 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static byte[]copyOf(byte[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static char[]copyOf(char[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 null 字符填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static double[]copyOf(double[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static float[]copyOf(float[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static int[]copyOf(int[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static long[]copyOf(long[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static short[]copyOf(short[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static<T> T[]copyOf(T[] original, int newLength)           复制指定的数组，截取或用 null 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static<T,U> T[]copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType)           复制指定的数组，截取或用 null 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。static boolean[]copyOfRange(boolean[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static byte[]copyOfRange(byte[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static char[]copyOfRange(char[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static double[]copyOfRange(double[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static float[]copyOfRange(float[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static int[]copyOfRange(int[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static long[]copyOfRange(long[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static short[]copyOfRange(short[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static<T> T[]copyOfRange(T[] original, int from, int to)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static<T,U> T[]copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType)           将指定数组的指定范围复制到一个新数组。static booleandeepEquals(Object[] a1, Object[] a2)           如果两个指定数组彼此是深层相等 的，则返回 true。static intdeepHashCode(Object[] a)           基于指定数组的“深层内容”返回哈希码。static StringdeepToString(Object[] a)           返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式。static booleanequals(boolean[] a, boolean[] a2)           如果两个指定的 boolean 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(byte[] a, byte[] a2)           如果两个指定的 byte 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(char[] a, char[] a2)           如果两个指定的 char 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(double[] a, double[] a2)           如果两个指定的 double 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(float[] a, float[] a2)           如果两个指定的 float 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(int[] a, int[] a2)           如果两个指定的 int 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(long[] a, long[] a2)           如果两个指定的 long 型数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(Object[] a, Object[] a2)           如果两个指定的 Objects 数组彼此相等，则返回 true。static booleanequals(short[] a, short[] a2)           如果两个指定的 short 型数组彼此相等，则返回 true。static voidfill(boolean[] a, boolean val)           将指定的 boolean 值分配给指定 boolean 型数组的每个元素。static voidfill(boolean[] a, int fromIndex, int toIndex, boolean val)           将指定的 boolean 值分配给指定 boolean 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(byte[] a, byte val)           将指定的 byte 值分配给指定 byte 节型数组的每个元素。static voidfill(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte val)           将指定的 byte 值分配给指定 byte 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(char[] a, char val)           将指定的 char 值分配给指定 char 型数组的每个元素。static voidfill(char[] a, int fromIndex, int toIndex, char val)           将指定的 char 值分配给指定 char 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(double[] a, double val)           将指定的 double 值分配给指定 double 型数组的每个元素。static voidfill(double[] a, int fromIndex, int toIndex, double val)           将指定的 double 值分配给指定 double 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(float[] a, float val)           将指定的 float 值分配给指定 float 型数组的每个元素。static voidfill(float[] a, int fromIndex, int toIndex, float val)           将指定的 float 值分配给指定 float 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(int[] a, int val)           将指定的 int 值分配给指定 int 型数组的每个元素。static voidfill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val)           将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(long[] a, int fromIndex, int toIndex, long val)           将指定的 long 值分配给指定 long 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(long[] a, long val)           将指定的 long 值分配给指定 long 型数组的每个元素。static voidfill(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object val)           将指定的 Object 引用分配给指定 Object 数组指定范围中的每个元素。static voidfill(Object[] a, Object val)           将指定的 Object 引用分配给指定 Object 数组的每个元素。static voidfill(short[] a, int fromIndex, int toIndex, short val)           将指定的 short 值分配给指定 short 型数组指定范围中的每个元素。static voidfill(short[] a, short val)           将指定的 short 值分配给指定 short 型数组的每个元素。static inthashCode(boolean[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(byte[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(char[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(double[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(float[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(int[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(long[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(Object[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static inthashCode(short[] a)           基于指定数组的内容返回哈希码。static voidsort(byte[] a)           对指定的 byte 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(byte[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 byte 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static voidsort(char[] a)           对指定的 char 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(char[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 char 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static voidsort(double[] a)           对指定的 double 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(double[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 double 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static voidsort(float[] a)           对指定的 float 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(float[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 float 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static voidsort(int[] a)           对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(int[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 int 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static voidsort(long[] a)           对指定的 long 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(long[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 long 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static voidsort(Object[] a)           根据元素的自然顺序对指定对象数组按升序进行排序。static voidsort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex)           根据元素的自然顺序对指定对象数组的指定范围按升序进行排序。static voidsort(short[] a)           对指定的 short 型数组按数字升序进行排序。static voidsort(short[] a, int fromIndex, int toIndex)           对指定 short 型数组的指定范围按数字升序进行排序。static<T> voidsort(T[] a, Comparator<? super T> c)           根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组进行排序。static<T> voidsort(T[] a, int fromIndex, int toIndex, Comparator<? super T> c)           根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组的指定范围进行排序。static StringtoString(boolean[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(byte[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(char[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(double[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(float[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(int[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(long[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(Object[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。static StringtoString(short[] a)           返回指定数组内容的字符串表示形式。 从类 java.lang.Object 继承的方法clone, equals, finalize, getClass, hashCode, notify, notifyAll, toString, wait,

程序代码示例如下：

import java.util.* ;public class ArraysDemo{public static void main(String arg[]){int temp[] = {3,4,5,7,9,1,2,6,8} ;// 声明一个整型数组Arrays.sort(temp) ;// 进行排序的操作System.out.print("排序后的数组：") ;System.out.println(Arrays.toString(temp)) ;// 以字符串输出数组// 如果要想使用二分法查询的话，则必须是排序之后的数组int point = Arrays.binarySearch(temp,3) ;// 检索位置System.out.println("元素‘3’的位置在：" + point) ;Arrays.fill(temp,3);// 填充数组System.out.print("数组填充：") ;System.out.println(Arrays.toString(temp)) ;}};

注意：fill填充数组不是加在数组后面，而是将数组中的所有元素都重新赋一个新值。

   注意sort方法中有一个专门对对象排序的辅助类参数，当然对于已经实现Comparable接口的对象直接对数组排序即可。

Comparable接口的作用

之前Arrays类中存在sort()方法，此方法可以直接对对象数组进行排序。

Comparable接口：

可以直接使用java.util.Arrays类进行数组的排序操作，但对象所在的类必须实现Comparable接口，用于指定排序接口，Comparable接口定义如下：

public interface Comparable<T>{

    public  int  compareTo(T o);

}

此方法返回一个int类型的数据，但是此int的值只能是以下三种：

1：表示大于

-1：表示小于

0：表示等于

要求：

定义一个学生类，里面有姓名、年龄、成绩三个属性，要求按成绩由高到低排序，如果成绩相等则按照年龄由低到高排序。

代码示例如下：

class Student implements Comparable<Student> {// 指定类型为Studentprivate String name ;private int age ;private float score ;public Student(String name,int age,float score){this.name = name ;this.age = age ;this.score = score ;}public String toString(){return name + "\t\t" + this.age + "\t\t" + this.score ;}public int compareTo(Student stu){// 覆写compareTo()方法，实现排序规则的应用if(this.score>stu.score){return -1 ;}else if(this.score<stu.score){return 1 ;}else{if(this.age>stu.age){return 1 ;}else if(this.age<stu.age){return -1 ;}else{return 0 ;}}}};public class ComparableDemo01{public static void main(String args[]){Student stu[] = {new Student("张三",20,90.0f),new Student("李四",22,90.0f),new Student("王五",20,99.0f),new Student("赵六",20,70.0f),new Student("孙七",22,100.0f)} ;java.util.Arrays.sort(stu) ;// 进行排序操作for(int i=0;i<stu.length;i++){// 循环输出数组中的内容System.out.println(stu[i]) ;}}};

运行结果如下：

注意：如果此时Student类中没有实现Comparable接口，则在执行时会出现以下的异常：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException

分析比较器的排序原理

 实际上比较器的操作，就是数据结构里的二叉树排序算法。

 排序的基本原理：使用第一个元素作为根节点，之后如果后面的内容比根节点小，则放在左子树，如果内容比根节点的内容要大，则放在右子树。之后利用中序遍历的方式把内容依次读取出来。

下边就手工实现一个二叉树的比较算法。

为了操作方便，此处使用Integer类完成。

public class ComparableDemo02{public static void main(String args[]){Comparable com = null ;// 声明一个Comparable接口对象com = 30 ;// 通过Integer为Comparable实例化System.out.println("内容为：" + com) ;// 调用的是toString()方法}};

利用此特性，动手实现一个二叉树，实例如下：

class BinaryTree{class Node{// 声明一个节点类private Comparable data ;// 保存具体的内容private Node left ;// 保存左子树private Node right ;// 保存右子树public Node(Comparable data){this.data = data ;}public void addNode(Node newNode){// 确定是放在左子树还是右子树if(newNode.data.compareTo(this.data)<0){// 内容小，放在左子树if(this.left==null){this.left = newNode ;// 直接将新的节点设置成左子树}else{this.left.addNode(newNode) ;// 继续向下判断}}if(newNode.data.compareTo(this.data)>=0){// 放在右子树if(this.right==null){this.right = newNode ;// 没有右子树则将此节点设置成右子树}else{this.right.addNode(newNode) ;// 继续向下判断}}}public void printNode(){// 输出的时候采用中序遍历if(this.left!=null){this.left.printNode() ;// 输出左子树}System.out.print(this.data + "\t") ;if(this.right!=null){this.right.printNode() ;}}};private Node root ;// 根元素public void add(Comparable data){// 加入元素Node newNode = new Node(data) ;// 定义新的节点if(root==null){// 没有根节点root = newNode ;// 第一个元素作为根节点}else{root.addNode(newNode) ; // 确定是放在左子树还是放在右子树}}public void print(){this.root.printNode() ;// 通过根节点输出}};public class ComparableDemo03{public static void main(String args[]){BinaryTree bt = new BinaryTree() ;bt.add(8) ;bt.add(3) ;bt.add(3) ;bt.add(10) ;bt.add(9) ;bt.add(1) ;bt.add(5) ;bt.add(5) ;System.out.println("排序之后的结果：") ;bt.print() ;}};

另一种比较器：Comparator

如果一个类已经开发完成，但是在此类建立的初期并没有实现Comparable接口，此时肯定是无法进行对象排序操作的，所以为了解决这样的问题，java又定义了另一个比较器的操作接口——Comparator。此接口定义在java.util包中，接口定义如下：

public interface Comparator<T>{

      public int compare(T o1, T o2);

      boolean equals(Object obj);

}

 下面定义一个自己的类，此类没有实现Comparable接口。

如下所示： 

import java.util.* ;class Student{// 指定类型为Studentprivate String name ;private int age ;public Student(String name,int age){this.name = name ;this.age = age ;}public boolean equals(Object obj){// 覆写equals方法if(this==obj){return true ;}if(!(obj instanceof Student)){return false ;}Student stu = (Student) obj ;if(stu.name.equals(this.name)&&stu.age==this.age){return true ;}else{return false ;}}public void setName(String name){this.name = name ;}public void setAge(int age){this.age = age ;}public String getName(){return this.name ;}public int getAge(){return this.age ;}public String toString(){return name + "\t\t" + this.age  ;}};class StudentComparator implements Comparator<Student>{// 实现比较器// 因为Object类中本身已经有了equals()方法public int compare(Student s1,Student s2){if(s1.equals(s2)){return 0 ;}else if(s1.getAge()<s2.getAge()){// 按年龄比较return 1 ;}else{return -1 ;}}};public class ComparatorDemo{public static void main(String args[]){Student stu[] = {new Student("张三",20),new Student("李四",22),new Student("王五",20),new Student("赵六",20),new Student("孙七",22),new Student("郑八",18),new Student("谢九",30),new Student("于十",18),new Student("八十一",21)};java.util.Arrays.sort(stu,new StudentComparator()) ;// 进行排序操作for(int i=0;i<stu.length;i++){// 循环输出数组中的内容System.out.println(stu[i]) ;}}};

 注意：equals方法不实现也可，因为Object类中已经有了equals方法。但最好还是实现，因为一般对象的比较都是比较内容和类型的，很少比较内存地址的。

总结：

在使用中还是尽可能的使用Comparable在需要排序的类上实现此接口，而Comparator需要单独建立一个排序的类，这样如果有很多的话，则排序的规则类也会非常多，操作起来非常麻烦。

掌握一点：只要是对象排序，则在java中永远是以Comparable接口为准的。