浅谈对象数组或list排序及Collections排序原理

常需要对list进行排序，小到List<String>，大到对自定义的类进行排序。不需要自行归并或堆排序。简单实现一个接口即可。

本文先会介绍利用Collections对List<String>进行排序，继而讲到Collections.sort的原理，

再讲到如何对自定义类进行排序，

最后会介绍利用Collections sort对自定义对象进行排序的另外一种方法，并将两种排序进行了简单的性能比较。

1、对List<String>排序及Collections.sort的原理

代码如下

List<String> stringList = new ArrayList<String>();
stringList.add("nice");
stringList.add("delicious");
stringList.add("able");
stringList.add("moon");
stringList.add("try");
stringList.add("friend");

Collections.sort(stringList);

for (String str : stringList) {
 System.out.println(str);
}

其中Collections为java.util.Collections。

查看Collections中的sort实现

@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {
 Object[] array = list.toArray();
 Arrays.sort(array);
 int i = 0;
 ListIterator<T> it = list.listIterator();
 while (it.hasNext()) {
   it.next();
   it.set((T) array[i++]);
 }
}

从中可以看出排序主体为Arrays.sort(array);Arrays的sort实现为

public static void sort(Object[] array) {
 // BEGIN android-changed
 ComparableTimSort.sort(array);
 // END android-changed
}

继续追踪，ComparableTimSort的sort实现ComparableTimSort.sort

static void sort(Object[] a)到static void sort(Object[] a, int lo, int hi)到private static void binarySort(Object[] a, int lo, int hi, int start)。在binarySort中用于大小比较部分为

Comparable<Object> pivot = (Comparable) a[start];
int left = lo;
int right = start;
assert left <= right;

while (left < right) {
 int mid = (left + right) >>> 1;
 if (pivot.compareTo(a[mid]) < 0)
   right = mid;
 else
   left = mid + 1;
}

会调用Object的compareTo进行比较。而默认类似String和Integer类型都已经覆盖compareTo方法。所以可以自行进行比较

2、对自定义类进行比较

通过上面的介绍了解了Collections排序的原理，下面介绍下自定义对象的排序，先查看下Integer和String的比较原理、然后介绍如何对自定义类进行比较

2.1 我们查看Object的实现发现其中并没有compareTo方法，

再看下Integer定义

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

再看下String的定义

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence

我们可以发现他们都继承自Comparable

2.2 查看Comparable接口

可以发现Comparable中只有一个方法

Java代码

public int compareTo(T o);

也就是说实际上binarySort方法中调用的是Comparable的compareTo方法，以此可知只要继承自Comparable，

并实现compareTo即可调用Collections.sort对自定义对象进行排序

2.3 自定义类的比较

下面代码为对User进行排序，首先按姓名字母先后排序，若姓名相同，则按年龄由小到大排序

Java代码

public class MainTest {  

public static void main(String[] args) {  
   List<User> userList = new ArrayList<User>();  
   userList.add(new User("Lucy", 19));  
   userList.add(new User("Jack", 19));  
   userList.add(new User("Jim", 19));  
   userList.add(new User("James", 19));  
   userList.add(new User("Herry", 19));  
   userList.add(new User("Luccy", 19));  
   userList.add(new User("James", 18));  
   userList.add(new User("Herry", 20));  

Collections.sort(userList);  

for (User user : userList) {  
     System.out.println(user.getName() + "\t\t" + user.getAge());  
   }  
 }  

private static class User implements Comparable<User> {  

private String name;  
   private int  age;  

public User(String name, int age){  
     this.name = name;  
     this.age = age;  
   }  

@Override
   public int compareTo(User another) {  
     int compareName = this.name.compareTo(another.getName());  
     if (compareName == 0) {  
       return (this.age == another.getAge() ? 0 : (this.age > another.getAge() ? 1 : -1));  
     }  
     return compareName;  
   }  

public String getName() {  
     return name;  
   }  

public int getAge() {  
     return age;  
   }  
 }  
}

执行后输出为：

Xml代码：

Herry    19  
Herry    20  
Jack    19  
James    18  
James    19  
Jim   19  
Luccy    19  
Lucy    19

可以看出只需两点即可

a、继承自Comparable

Java代码

private static class User implements Comparable<User>

b、实现compareTo方法

上面的public int compareTo(User another)为比较的主体

可以看到其中int compareName = this.name.compareTo(another.getName());表示比较姓名

若大于返回1，等于返回0，小于会返回-1。

若相等则按照int age的大小进行比较。

上面的大于返回1，等于返回0，小于会返回-1也是用来binarySort比较的依据。

3、利用Collections sort的重载函数对自定义对象进行排序

代码如下，仍同2中的一样先比较姓名，若相等再比较年龄输出

Java代码

public class MainTest {  

public static void main(String[] args) {  
   List<User> userList = new ArrayList<User>();  
   userList.add(new User("Lucy", 19));  
   userList.add(new User("Jack", 19));  
   userList.add(new User("Jim", 19));  
   userList.add(new User("James", 19));  
   userList.add(new User("Herry", 19));  
   userList.add(new User("Luccy", 19));  
   userList.add(new User("James", 18));  
   userList.add(new User("Herry", 20));  

Collections.sort(userList, new Comparator<User>() {  

public int compare(User user1, User user2) {  
       int compareName = user1.getName().compareTo(user2.getName());  
       if (compareName == 0) {  
         return (user1.getAge() == user2.getAge() ? 0 : (user1.getAge() > user2.getAge() ? 1 : -1));  
       }  
       return compareName;  
     }  
   });  

for (User user : userList) {  
     System.out.println(user.getName() + "\t\t" + user.getAge());  
   }  
 }  

private static class User {  

private String name;  
   private int  age;  

public User(String name, int age){  
     this.name = name;  
     this.age = age;  
   }  

public String getName() {  
     return name;  
   }  

public int getAge() {  
     return age;  
   }  
 }  
}

可以看出其中

Java代码

Collections.sort(userList, new Comparator<User>())

为比较的主体，并且实现了Comparator的compare方法。下面介绍下此种方法的原理

追踪Collections的

Java代码

public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

到

Java代码

public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c)

到

Java代码

private static void mergeSort(Object[] src, Object[] dest, int low, int high, int off, Comparator c)

可以发现其中代码如下：

Java代码

if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) {  
 for (int i=low; i<high; i++)  
 for (int j=i; j>low && c.compare(dest[j-1], dest[j])>0; j--)  
   swap(dest, j, j-1);  
 return;  
}

调用Comparator的compare方法

4、以上两种排序性能的比较

binarySort需要进行nlg(n)次的比较，最坏情况下n^2次的移动

mergeSort是不断进行二分，二分到很小部分后进行插入排序。所以会比较nlg(n)次，移动nlg(n)次。但它需要先复制一份源数据，所以会多占用一倍的空间

所以实际情况可以根据需要选择