Java 排序

news2024/9/25 1:19:25

Java 排序

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1 Collection 排序

Collections类中的:

  1. sort方法可以对List对象进行排序,该方法使用自然排序，即根据元素的自然顺序进行排序。
  2. 如果需要对自定义对象进行排序，需要实现Comparable接口并重写compareTo方法。
  3. Collections类还提供了一些静态方法，如reverse和shuffle，可以对集合进行反转和随机排序。
import java.util.Arrays;  
import java.util.List;  
import java.util.Collections;  
  
public class SortListExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5);  
          
        // 使用 sort 方法对 List 进行排序  
        numbers.sort(null); // 默认按照自然顺序排序  
        System.out.println("Sorted list: " + numbers); // 输出: [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]  
          
        // 使用自定义的 Comparator 对 List 进行排序  
        numbers.sort(new Comparator<Integer>() {  
            @Override  
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {  
                return o2 - o1; // 降序排序  
            }  
        });  
        System.out.println("Custom sorted list: " + numbers); // 输出: [9, 6, 5, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1]  
    }  
}

2 Object[] 数据排序

import java.util.Arrays;  
import java.util.Comparator;  
  
public class SortExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        String[] elementData = {"apple", "banana", "cherry", "date", "elderberry"};  
        int size = 3; // 只排序前三个元素  
          
        Arrays.sort(elementData, 0, size, new Comparator<String>() {  
            @Override  
            public int compare(String o1, String o2) {  
                return o1.length() - o2.length(); // 按字符串长度排序  
            }  
        });  
          
        System.out.println(Arrays.toString(elementData)); // 输出排序后的数组 [apple, cherry, banana]  
    }  
}

3 Map排序

Map 本身是一种无序的数据结构，因此排序操作通常需要在遍历或转换时进行。

3.1 TreeMap：TreeMap 默认按键（key）的自然顺序进行排序，也可以通过构造器传入自定义的 Comparator 来实现自定义排序。TreeMap 在插入、删除和查找元素时，都会按照键的顺序进行排序。

    public static <K, V> Map<K, V> sortByKey(Map<K, V> unsortedMap) {
        Map<K, V> sortedMap = new TreeMap<>(unsortedMap);
        return sortedMap;
    }

3.1.1 使用自定义的Comparator：TreeMap 允许通过提供一个自定义的 Comparator 来对键（key）进行排序。如果希望在 TreeMap 中按键的自定义顺序存储元素，可以在创建 TreeMap 实例时传递一个自定义的 Comparator。

import java.util.Comparator;  
import java.util.TreeMap;  
  
public class TreeMapExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个自定义的 Comparator，用于 TreeMap 中的键排序  
        Comparator<String> customComparator = new Comparator<String>() {  
            @Override  
            public int compare(String o1, String o2) {  
                // 按照字符串长度进行排序  
                return o1.length() - o2.length();  
            }  
        };  
  
        // 使用自定义的 Comparator 创建 TreeMap  
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(customComparator);  
  
        // 向 TreeMap 中添加元素  
        treeMap.put("apple", 1);  
        treeMap.put("banana", 2);  
        treeMap.put("cherry", 3);  
        treeMap.put("date", 4);  
  
        // 遍历 TreeMap，输出排序后的键值对  
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {  
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());  
        }  
    }  
}

3.1.2 TreeMap 根据值进行排序
TreeMap 本身并不直接支持根据值（value）进行排序，因为它的设计初衷是按键（key）的自然顺序或提供的 Comparator 进行键排序。如果需要根据值对 TreeMap 进行排序，可以采取以下步骤：
a. 将 TreeMap 转换为一个 List，其中包含键值对（Map.Entry）。
b. 使用 Collections.sort() 方法对这个列表进行排序，并提供一个自定义的比较器（Comparator），该比较器根据值进行比较。
c. 遍历排序后的列表，并根据需要重新构造一个 TreeMap 或其他数据结构。

import java.util.*;  
  
public class TreeMapByValueExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个 TreeMap  
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();  
        treeMap.put("A", 10);  
        treeMap.put("B", 5);  
        treeMap.put("C", 15);  
        treeMap.put("D", 20);  
  
        // 将 TreeMap 转换为 List  
        List<Map.Entry<String, Integer>> list = new ArrayList<>(treeMap.entrySet());  
  
        // 根据值对 List 进行排序  
        list.sort(Map.Entry.comparingByValue());  
  
        // 创建一个新的 LinkedHashMap 来保持排序  
        Map<String, Integer> sortedMap = new LinkedHashMap<>();  
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : list) {  
            sortedMap.put(entry.getKey(), entry.getValue());  
        }  
  
        // 输出排序后的 Map  
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : sortedMap.entrySet()) {  
            System.out.println("Key = " + entry.getKey() + ", Value = " + entry.getValue());  
        }  
    }  
}

3.2 LinkedHashMap：LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类，它维护了一个双向链表来记录元素的插入顺序。因此，在遍历 LinkedHashMap 时，元素的顺序就是它们被插入的顺序。虽然 LinkedHashMap 本身不直接提供排序功能，但可以通过在遍历时使用 Collections.sort() 方法对键值对进行排序。
3.3 转换为 List 进行排序：将 Map 的键值对转换为 List，然后对 List 进行排序。这种方法可以自定义排序规则，但需要手动实现比较器（Comparator）。排序完成后，可以再将排序后的 List 转换回 Map。
3.4 使用 Stream API 进行排序：Java 8 引入了 Stream API，可以方便地对集合进行各种操作，包括排序。可以通过将 Map 的键值对转换为 Stream，然后使用 sorted() 方法进行排序。排序完成后，可以再将 Stream 转换回 Map。

import java.util.*;  
import java.util.stream.Collectors;  
  
public class MapSortingWithStreamAPI {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个 HashMap  
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();  
        map.put("A", 10);  
        map.put("B", 5);  
        map.put("C", 15);  
        map.put("D", 20);  
  
        // 使用 Stream API 对值进行排序，并收集到 LinkedHashMap 以保持排序  
        Map<String, Integer> sortedMap = map.entrySet().stream()  
                .sorted(Map.Entry.comparingByValue()) // 根据值排序  
                .collect(Collectors.toMap(  
                        Map.Entry::getKey, // 键的映射函数  
                        Map.Entry::getValue, // 值的映射函数  
                        (oldValue, newValue) -> oldValue, // 当键冲突时的合并函数  
                        LinkedHashMap::new // 使用 LinkedHashMap 保持插入顺序  
                ));  
  
        // 输出排序后的 Map  
        sortedMap.forEach((key, value) -> System.out.println("Key = " + key + ", Value = " + value));  
    }  
}

上述代码中：
a. 将Map转换为一个Stream，然后使用sorted()方法对Stream中的元素进行排序。排序的依据是Map.Entry的值。
b. 使用collect()方法和Collectors.toMap()收集器将排序后的Stream转换回Map。使用LinkedHashMap作为结果Map，因为LinkedHashMap会按照插入顺序保持元素的顺序。
c. 如果Map中有多个具有相同值的键，Collectors.toMap()的合并函数将决定保留哪个键。在上述代码中，选择了保留旧的键（oldValue）。
d. Stream API的并行处理能力，这种方法在处理大型数据集时可能比传统的排序方法更高效。是否使用并行流，也取决于具体的数据集和硬件环境。在使用并行流（parallelStream()）时，需要注意线程安全问题以及并行处理可能带来的额外开销。

Map的多重排序

对Map进行多重排序（即根据多个条件进行排序），可以使用Stream API结合Comparator.thenComparing()。

import java.util.*;  
import java.util.stream.Collectors;  
  
public class MultiLevelMapSorting {  
    public static void main(String[] args) {  
        // 创建一个 HashMap  
        Map<String, Person> map = new HashMap<>();  
        map.put("A", new Person("Alice", 25));  
        map.put("B", new Person("Bob", 20));  
        map.put("C", new Person("Charlie", 30));  
        map.put("D", new Person("David", 25));  
  
        // 使用 Stream API 进行多重排序  
        List<Person> sortedList = map.entrySet().stream()  
                .map(Map.Entry::getValue) // 将 Map.Entry 转换为 Person 对象  
                .sorted(Comparator.comparing(Person::getLastName) // 首先按 lastName 排序  
                        .thenComparing(Person::getFirstName) // 如果 lastName 相同，则按 firstName 排序  
                        .thenComparingInt(Person::getAge)) // 如果 firstName 也相同，则按 age 排序  
                .collect(Collectors.toList()); // 收集到 List 中  
  
        // 如果你想要保持排序后的顺序，可以使用 LinkedHashMap  
        Map<String, Person> sortedMap = sortedList.stream()  
                .collect(Collectors.toMap(  
                        person -> String.valueOf(sortedList.indexOf(person)), // 使用索引作为键  
                        person -> person,  
                        (oldValue, newValue) -> oldValue, // 如果键冲突，保留旧值  
                        LinkedHashMap::new // 使用 LinkedHashMap 保持插入顺序  
                ));  
  
        // 输出排序后的 Map  
        sortedMap.forEach((key, person) -> System.out.println("Name: " + person.getFirstName() + " " + person.getLastName() + ", Age: " + person.getAge()));  
    }  
  
    static class Person {  
        private String firstName;  
        private String lastName;  
        private int age;  
  
        public Person(String firstName, String lastName, int age) {  
            this.firstName = firstName;  
            this.lastName = lastName;  
            this.age = age;  
        }  
  
        public String getFirstName() {  
            return firstName;  
        }  
  
        public String getLastName() {  
            return lastName;  
        }  
  
        public int getAge() {  
            return age;  
        }  
    }  
}

在上述代码中：

  1. 定义了一个Person类，它包含firstName、lastName和age三个属性。通过创建了一个Map，其中键是字符串，值是Person对象。然后，使用Stream API对Map中的Person对象进行多重排序：首先按lastName排序，然后按firstName排序，最后按age排序。排序后的结果收集到一个List中。
  2. 为了保持排序后的顺序，我们将排序后的List转换回Map，其中键是List中元素的索引，值是原始的Person对象，使用LinkedHashMap来确保插入顺序与排序顺序一致。
  3. 上述代码中的排序是稳定的，即对于具有相同排序值的元素，它们在排序后的集合中的相对顺序与排序前的相对顺序相同。这是通过Collectors.toMap()的合并函数实现的，该函数保留了旧的值（即先遇到的元素）。
  4. 对于更复杂的排序场景，可以继续链式调用thenComparing()方法，添加更多的排序条件。

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