5.4 集合的排序（Java学习笔记）（Collections.sort()，及Arrays.sort()底层分析）
1.comparable接口
这个接口顾名思义就是用于排序的，如果要对某些对象进行排序，那么该对象所在的类必须实现
comparabld接口。comparable接口只有一个方法compareto()，这个方法可以看做是指定的排序规则。
内置类已经实现了compareto方法，例如long
小于返回-1，等于返回0，大于返回1.
这里只举一个例子，例如int，double，date等可以排序的内置类都已经实现了compareto方法，即指定了排序规则。
2.collections.sort()和arrays.sort()方法。
colections是对集合进行操作的工具类，collection.sort是对集合排序的方法。
collections.sort()的底层实质是是调用arrays.sort();
我们来看下collections.sort()的源码：
首先传递进去的集合必须是comparable接口及其子类，而且后续会用到comparable接口中的compareto方法。所以进行排序的类必须实现comparable，
可以看出如果没有实现comparable接口，参数传递会出现错误。
我们点进list.sort()方法，就会看到下面代码：
我们可以看到，它是先将集合转换成数组，然后调用arrays.sort()方法。
排序排完后又将数组中元素逐个放入集合。
我们接下点进arrays.sort()方法的源码：
参数有两个，有一个之前转换成数组的集合a，c是一种排序规则，后面会讲到。没有指定话，会自动设置为null。
然后判断是否有排序规则，有就调用使用排序规则的排序方法。这里看出当设置了排序规则c时，会进入使用排序规则的比较方法进行比较，
此时compareto（）是不起作用的，起作用的是排序规则c中实现的compare（）方法。
接着进去sort().
我们可以看到这里有两个排序算法，使用legacymergesort.userrequested控制，第一个是归并排序，也就是legacymergesort.userrequested为true时进入的语句,
注意默认状态下legcymergesort是false，所以默认进去的是comparabletimsort.sort()。这时一种优化的排序算法，有兴趣可以去查询下，当然这种算法比较复杂，
不便于理解。legactmergesort()便于理解些，我们就先分析这个排序算法。
默认是进入comparabletimsort（），要想进入legacymergesort()我们就需要设置下legacymergesort.userrequested的值。
这时我们可以自己设置legacymergesort.userrequested的值，这句话是加在main中sort调用之前的。
system.setproperty("java.util.arrays.uselegacymergesort", "true");
设置为true后我们进入的就是legcymergesort（）；
/* 注意： 这里只是对排序算法的一种优化，排序时的规则是不变的的。 （例如我现在要进行升序排序，可以用很多算法，但是最后的结果一定是升序的。） 这里我们主要看compareto（）方法返回值（1，0，-1）在排序中起到的作用，不关心具体算法的优化，有兴趣的可以自行查阅相关算法。 */
那么我们这时就会进入gacymergesort();
我们点击该方法，看它的代码：
首先将存放集合数组的数组克隆，然后将克隆后的数组作为参数传递进aux，这里c为null进入第一个mergesort（）；
进入mergesort（）我们可以看到：
我们先看传递进去的参数，srt，dest都是存放数据的数组，str是克隆的数组，dest是原数组，low=0，high=数组长度，off = 0；
首先定义了一个legth = high - low，得到的其实也是数组长度，
一开始进行一个判断，长度小于insertionsort_threshold（常量7）就采用更适合长度小于7的数组的插入排序算法，
我们可以看到代码中排序的依据是compareto（）的返回值，如果返回值大于0则交换位置，反之则不交换。
如果不小于则采用适合数组长度大于7的其他排序方法。
后面还有更适合数组长度大于7的算法，这里没有贴出这部分代码，有兴趣可自己去了解下。
(这里只是对排序算法执行次数的一种优化，排序时的规则是不变的的。我们这里主要看compareto方法起到作用，不关心排序算法的优化。)
这里我们举一个简单的例子，假设现在我在链表里面存放了三个long型数据312；
我们从调用collections.sort()方法开始分析源码执行的过程，理解compareto方法的作用。
进入mergesort()方法后，我们先来看下传递进来的参数：
dest[] = {3,1,2}, low = 0, high = 3(数组长度);
接下来分析代码执行过程：
首先i=0,然后j = 0，不满足条件直接跳出，然后i++
此时i = 1,j=1,此时将元素转换为comparable接口调用compareto方法根据之前看的long里面的compare方法(comparable)dest[0].compareto(dest[1]) = 1.
如果没有实现comparable接口，这里转型也会出现错误。
//调用comparto（）返回值不清楚的，回到前面去看long里面compareto方法
交换dest[0],dest[1]位置，此时数组顺序：132.，然后j--，不满足循环条件直接跳出，执行i++。
此时i=2，j=2,(comparable)dest[1].compareto(dest[2]) = 1，交换dest[1],dest[2],此时数组顺序：123.执行i++；
i=3,不满足循环条件，退出执行retun，结束排序，最终数组顺序：123；
大家可以自己结合compareto方法的返回值分析分析排序过程。
了解了compareto在排序中起到的作用后，平常我们在实现comparable接口，
实现其中的compareto方法时我们就可以明确compareto的返回值。
例如，a<b return 1.再结合compareto方法为1则交换位置，此时就是降序排列，
如果是a>b return 1,就变成升序。分析源码后我们可以自己分析排序到是升序还是降序。
我们也可以这样理解，如果返回1就代表交换这两个元素位置。
//一般情况下大于返回1，等于返回0，小于返回-1，更符合我们的思维习惯，这时排序是升序
建议一般情况下这样写，此时是升序，如果是要求降序排列，改变返回值，将a>b return -1就是降序了。
再次声明，要使用排序方法，必须实现comparable接口。
我们来举一个具体的例子。例如新闻，我们首先要看时间降序（即最近发生的新闻出现在最前面），
其次按点击量降序（即点击量多的出现在前面）。
那么我们结合compareto方法在排序时的作用来考虑时间和点击量比较的返回值。
首先，最近发生的新闻排在前面，如果a新闻时间在b新闻时间后面（也就是a新闻发生的时间离我们最近），
越在后面的时间的数值越大，date本质上也是一个long型数。那么最近发生的排在前面应该降序。也就是if(a时间> b时间)return -1;
对date这一块理解有问题的，可参考
如果时间相同，我们再来考虑点击量，点击量大的排在前面。
那么这也是一个降序，if(点击量a > 点击量b) return -1；
这里也可以用之前如果返回1，就代表交换位置，-1就不交换位置这样来理解，理解的方式有很多种，
但归根结底都是对源码执行过程的分析，把握这一点就可以以不变应万变。
接下来我们来看具体的代码。
news类代码
import java.text.simpledateformat;
import java.util.date;
public class news implements comparable<news>{
private string newsname;
private date date;
private int click;
private string times;
public news(){}
public news(string newsname, date date, int click){
setnewsname(newsname);
setdate(date);
setclick(click);
}
public string getnewsname() {
return newsname;
}
this.newsname = newsname;
}
return date;
}
this.date = date;
dateformat china_time = new simpledateformat("yyyy-mm-dd hh-mm-ss");
times = china_time.format(date);
}
public int getclick() {
return click;
}
this.click = click;
}
public int compareto(news o) {
// todo auto-generated method stub
if(this.getdate().after(o.getdate()))//这句话就是如果this.getdate()的值 > o.getdate()，就降序排列。
return -1; //也可以理解为如果this.getdate()的值 >o.getdate(),则不交换位置，即降序。
if(this.getclick() > o.click)//如果this的点击数大于o的点击数则降序排列，即点击量大的排在前面
return -1; //如果this的点击量大于o的点击量，则不交换位置，即降序排列
return 1;
}
public string tostring(){
return "标题：" + this.newsname + "时间" + times
+ "点击量" + this.click + "\n";
}
运行代码
import java.util.arrays;
import java.util.collections;
import java.util.comparator;
import java.util.date;
import java.util.linkedlist;
import java.util.list;
public static void main(string[] args) {
list<news> newslist = new linkedlist<>();
newslist.add(new news("国庆高峰堵车，各景点爆满！",new date(),1000));//设置为当前时间
newslist.add(new news("国庆仍有大部分家里蹲！",new date(system.currenttimemillis()-60*60*1000),100));//设置为当前时间前一小时
newslist.add(new news("惊呆，游客竟在做这种事！！！",new date(),10000));//设置为当前时间，点击量10000
system.setproperty("java.util.arrays.uselegacymergesort", "true");//设置为true进入legacysort()
system.out.println(newslist);
collections.sort(newslist);
system.out.println(newslist);
}
}
运行结果： //排序前新闻 [标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-07 09-23-53点击量1000 , 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-07 08-23-54点击量100 , 标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-07 09-23-54点击量10000 ] //排序后新闻 [标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-07 09-23-54点击量10000 , 标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-07 09-23-53点击量1000 , 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-07 08-23-54点击量100 ]
我们可以看到，首先按时间（距离我们最近发生的新闻排在最前面）进行排序，时间相同按点击量排序。
我们可以看出mergesort中使用compareto方法只是判断是否大于0，
当我们的compareto()返回的是0或-1时，for（）语句中判断都是false,那么我们能否在返回时不要-1，只返回0,1呢？
在当前方法（leacysort()中的mergesort()）显然是可以的,因为0 > 0,-1>0的结果是相同的。
你要确定你进去的是leacysort()中的mergesort()，最好设置如下语句：
system.setproperty("java.util.arrays.uselegacymergesort", "true");
如果没有设置的话legcymergesort.userrequested默认为false，进去的就是另外一种排序算法，在另外一种算法中这样设置是不行的。
当默认为false时，我们进入另外一个算法看下：（这个算法只是简单点的过一遍，不分析具体步骤）
为false时进去的是comparebletimsort.sort();我们进入这个算法看下:
首先一个断言，一般情况下都没有问题，
然后nremaing = hi - lo，hi是数组长度，lo是0.
min_merge是32。
接着就是根据数组a计算initrunlen的值，
我们先进入countrunandmakeascending();
但我们将-1也设置为0时，else后面的语句判断的是返回值>=0。-1和0去判断得到的结果是不同的。
这里会造成这个值有问题，而这个值需要传递到排序算法中，就会导致排序出现问题。news中的compareto方法的
返回值只有0，1的话这里的runhi - lo是3，如果是按照正常的1,0，-1来的话runhi - lo是2。这个可以结合源码自己分析一下。
这个执行完之后就要将得到的值，传入我们的排序算法中开始排序了。（上述分析都是基于之前代码中创建的三个新闻对象来分析的）
返回runhi-lo后，我们回到上一级
我们将值传入binarsort()中，然后点击binarysort：
这个具体过程就不一一分析了，有兴趣的可以分析下这些算法。
start就是之前的返回值（runhi - lo），如有只有1,0返回的是3，如果是正常的-1,0,1返回的是2.
我们来看第一个for语句，如果start是3就直接跳出循环(hi是数组长度，这里为3)不进行排序，原有数据不会发生变化。
如果是2，进行排序，最后输出是按照规则排序好的数据。
大家可以试下修改上面代码中nwes的compareto()方法的返回值和运行代码中设置true，false的部分：
（1）将 return -1改成return 0，legacymergesort.userrequested为false时，输出未正常排序结果。
legacymergesort.userrequested为true时，输出正常排序结果。
结合上述内容理解下整个的过程。
无论是哪种排序方法，严格按照（1，0，-1）返回，都可以输出对应逻辑排序结果。
结合例子、源码与上述内容分析分析，就可以清楚的知道排序执行的流程以及compareto()返回值的作用。
3.comparator接口
comparator和comparable类似，底层实现是一样的，理解了comparable中compareto()方法的作用后
理解comparator就很简单了。
我们之前说的实现comparable接口的compareto方法是写在需要进行排序的类里面的，可以说这种方法就从属于这个类。
但comparator就不一样了，它只是制定了一种排序规则，不需要从属于谁，谁需要用这个规则拿来用就可以了。
具体的操作是，新建一个规则类，例如我要按照新闻点击量排序，那么我可以把这个类命名为nwesclicksort
这个类需要实现comparator接口，并且实现里面的ompare（）方法。
我们来看下comparator接口中compare方法：
这个作用和compareto()方法的作用一样，也是比较两个值（o1,o2），然后返回1,0，-1.
使用compare排序时，就是调用这个方法来进行排序。
使用时，我们需要为newsclicksort这个类实例化一个对象，这个对象代表一种排序规则。
然后将集合和对象（排序规则）传递到collections.sort()中。
我们先来看个例子：//这里面我们指定了一种排序规则，按照点击量来排序，nwes类还是之前的代码，没有任何修改。
import java.util.arrays;
import java.util.collections;
import java.util.comparator;
import java.util.date;
import java.util.linkedlist;
import java.util.list;
public static void main(string[] args) {
list<news> newslist = new linkedlist<>();
newslist.add(new news("国庆高峰堵车，各景点爆满！",new date(),1000));//设置为当前时间
newslist.add(new news("国庆仍有大部分家里蹲！",new date(system.currenttimemillis()-60*60*1000),100));//设置为当前时间前一小时
newslist.add(new news("惊呆，游客竟在做这种事！！！",new date(),10000));//设置为当前时间，点击量10000
system.setproperty("java.util.arrays.uselegacymergesort", "true");//设置为true进入legacysort()
system.out.println(newslist);
collections.sort(newslist,new newsclicksort());//传递进去的集合，和排序规则
system.out.println(newslist);
}
}
public int compare(news o1, news o2) {
if(o1.getclick() < o2.getclick()){
return 1;//这里写得不是很规范，最好是加上等于返回0，最后小于返回-1.
}else{
return -1;
}
}
}
运行结果：
//排序前结果 [标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-10 08-40-50点击量1000 , 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-10 07-40-50点击量100 , 标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-10 08-40-50点击量10000 ] //排序后结果 [标题：惊呆，游客竟在做这种事！！！时间2018-10-10 08-40-50点击量10000 , 标题：国庆高峰堵车，各景点爆满！时间2018-10-10 08-40-50点击量1000 , 标题：国庆仍有大部分家里蹲！时间2018-10-10 07-40-50点击量100 ]
排序规则中只指定了点击量，所以排序后的结果是按点击量来排序的。
我们可以看到上面代码也设置了
system.setproperty("java.util.arrays.uselegacymergesort", "true");//
我们就来分析下使用comparator接口中的compare方法的执行过程。
第一步当然是点进main中的
collections.sort
注意那个c，就是实例化的比较规则。
我们继续点击sort（）：
我们会发现和之前看comparable接口排序的执行过程是一样的。
只是这时候c是实例化的排序规则，不是null了。
继续点击sort（）
这时c不等于null，所以进入后面的if(legcymergesort.userrequested)进行判断
前面说了默认legaymergesort.userrequested是false，这里我们设置了为true，
所以我们点进legacymergesort():
c不等于null，我们点进第二个分支：
我们会发现和之前sort排序过程及compareto()的实现思路是一样的，只是一个调用的是compareto方法，
一个调用的是c.compare()方法。
legaymergesort.userrequested为false时，也和之前分析的sort排序过程及compareto()的实现思路是一样的，区别只是一个调用
的是compareto()方法，一个调用的是c.compare()方法。
legaymergesort.userrequested为false时的后续执行过程有兴趣可以去看下，会发现和前面讲的一样。
到这里整个比较过程就很清楚了。
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