深入理解 Arrays.sort()

原文地址：http://www.programcreek.com/2013/11/arrays-sort-comparator/

Arrays.sort(T[], Comparator < ? super T > c) 用于对用户定义的对象数组进行排序。官方 Java Doc 简要描述了它的作用，但对于深刻的理解却没有多大的帮助。在这篇文章中，我将介绍一些关键信息，以便更深入地了解它。

1. 如何使用 Arrays.sort()

通过阅读以下示例，你可以快速了解如何正确使用此方法。 Comparator 被定义为比较 Dog size 大小，然后 Comparator 作为参数传入排序方法。

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

class Dog{
    int size;    
    public Dog(int s){
        size = s;
    }
}

class DogSizeComparator implements Comparator<Dog>{

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

public class ArraySort {

    public static void main(String[] args) {
        Dog d1 = new Dog(2);
        Dog d2 = new Dog(1);
        Dog d3 = new Dog(3);

        Dog[] dogArray = {d1, d2, d3};
        printDogs(dogArray);

        Arrays.sort(dogArray, new DogSizeComparator());    
        printDogs(dogArray);
    }

    public static void printDogs(Dog[] dogs){
        for(Dog d: dogs)
            System.out.print(d.size + " " );

        System.out.println();
    }
}

输出结果为：

2 1 3
1 2 3

2. Arrays.sort() 中的策略模式

上面的代码是一个标准的策略模式。简而言之，策略模式可以在运行时选择不同的算法，在这种情况下，通过传递不同的比较器，选择不同的算法。基于上面的例子，假设现在你有另一个比较器比较 Dogs，而不是按 size，那么你可以简单地创建一个新的比较器，如下所示：

class Dog{
    int size;
    int weight;

    public Dog(int s, int w){
        size = s;
        weight = w; 
    }
}

class DogSizeComparator implements Comparator<Dog>{

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

class DogWeightComparator implements Comparator<Dog>{

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

public class ArraySort {

    public static void main(String[] args) {
        Dog d1 = new Dog(2, 50);
        Dog d2 = new Dog(1, 30);
        Dog d3 = new Dog(3, 40);

        Dog[] dogArray = {d1, d2, d3};
        printDogs(dogArray);

        Arrays.sort(dogArray, new DogSizeComparator());    
        printDogs(dogArray);

        Arrays.sort(dogArray, new DogWeightComparator());    
        printDogs(dogArray);
    }

    public static void printDogs(Dog[] dogs){
        for(Dog d: dogs)
            System.out.print("size="+d.size + " weight=" + d.weight + " ");

        System.out.println();
    }
}

输出结果：

size=2 weight=50 size=1 weight=30 size=3 weight=40 
size=1 weight=30 size=2 weight=50 size=3 weight=40 
size=1 weight=30 size=3 weight=40 size=2 weight=50

比较器仅仅是是一个接口，任何实现此接口的比较器都可以在运行时使用，这是策略设计模式的关键思想。

3. 为什么使用 "super"？

很显然，Comparator < T > c 是可以作为参数，但为什么参数也可以是 Comparator< ? super T > c 呢？ < ? super T > 表示类型为 T 或者其超类。为什么它允许超类？答案是：这种方法允许对所有子类使用相同的比较器，我们用个小例子来演示下：

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

class Animal{
    int size;
}

class Dog extends Animal{
    public Dog(int s){
        size = s;
    }
}

class Cat extends Animal{
    public Cat(int s){
        size  = s;
    }
}

class AnimalSizeComparator implements Comparator<Animal>{

    @Override
    public int compare(Animal o1, Animal o2) {
        return o1.size - o2.size;
    }
    //in this way, all sub classes of Animal can use this comparator.
}

public class ArraySort {

    public static void main(String[] args) {
        Dog d1 = new Dog(2);
        Dog d2 = new Dog(1);
        Dog d3 = new Dog(3);

        Dog[] dogArray = {d1, d2, d3};
        printDogs(dogArray);

        Arrays.sort(dogArray, new AnimalSizeComparator());    
        printDogs(dogArray);

        System.out.println();

        //when you have an array of Cat, same Comparator can be used. 
        Cat c1 = new Cat(2);
        Cat c2 = new Cat(1);
        Cat c3 = new Cat(3);

        Cat[] catArray = {c1, c2, c3};
        printDogs(catArray);

        Arrays.sort(catArray, new AnimalSizeComparator());    
        printDogs(catArray);
    }

    public static void printDogs(Animal[] animals){
        for(Animal a: animals)
            System.out.print("size="+a.size + " ");
        System.out.println();
    }
}

输出结果为：

size=2 size=1 size=3 
size=1 size=2 size=3 

size=2 size=1 size=3 
size=1 size=2 size=3

4. 总结

用几点总结下 Arrays.sort() ：

泛型 - 超类
策略模式
合并排序 - nlog(n) 时间复杂度
Java.util.Collections#sort(List < T > list, Comparator < ? super T > c) 与 Arrays.sort 有着相似的思想

参考阅读：

http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/Arrays.html#sort(T[], java.util.Comparator)

深入理解 Arrays.sort(T[], Comparator < ? super T > c)