1. 元素的比较

1.1 基本类型的比较

public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 20;System.out.println(a > b);System.out.println(a < b);System.out.println(a == b);char c1 = 'A';char c2 = 'B';System.out.println(c1 > c2);System.out.println(c1 < c2);System.out.println(c1 == c2);boolean b1 = true;boolean b2 = false;System.out.println(b1 == b2);System.out.println(b1 != b2);
}

1.2 对象比较的问题

class Card {public int rank; // 数值public String suit; // 花色public Card(int rank, String suit) {this.rank = rank;this.suit = suit;}
}
public class TestPriorityQueue {public static void main(String[] args) {Card c1 = new Card(1, "♠");Card c2 = new Card(2, "♠");Card c3 = c1;//System.out.println(c1 > c2); // 编译报错System.out.println(c1 == c2); // 编译成功 ----> 打印false，因为c1和c2指向的是不同对象//System.out.println(c1 < c2); // 编译报错System.out.println(c1 == c3); // 编译成功 ----> 打印true，因为c1和c3指向的是同一个对象}
}

c1、c2和c3分别是Card类型的引用变量，上述代码在比较编译时：

c1 > c2 编译失败

c1== c2 编译成功

c1 < c2 编译失败

从编译结果可以看出，Java中引用类型的变量不能直接按照 > 或者 < 方式进行比较。 那为什么==可以比较？

因为：对于用户实现自定义类型，都默认继承自Object类，而Object类中提供了equal方法，而==默认情况下调用的就是equal方法，但是该方法的比较规则是：没有比较引用变量引用对象的内容，而是直接比较引用变量的地址，但有些情况下该种比较就不符合题意。

// Object中equal的实现，可以看到：直接比较的是两个引用变量的地址
public boolean equals(Object obj) {return (this == obj);
}

2. 对象的比较

有些情况下，需要比较的是对象中的内容，比如：向优先级队列中插入某个对象时，需要对按照对象中内容来调整堆，那该如何处理呢？

2.1 覆写基类的equals

public class Card {public int rank; // 数值public String suit; // 花色public Card(int rank, String suit) {this.rank = rank;this.suit = suit;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {// 自己和自己比较if (this == o) {return true;}// o如果是null对象，或者o不是Card的子类if (o == null || !(o instanceof Card)) {return false;}// 注意基本类型可以直接比较，但引用类型最好调用其equal方法Card c = (Card)o;return this.rank == c.rank && suit.equals(c.suit);}
}

【注意】 一般覆写 equals 的套路就是上面演示的

1. 如果指向同一个对象，返回 true

2. 如果传入的为 null，返回 false

3. 如果传入的对象类型不是 Card，返回 false

4. 按照类的实现目标完成比较，例如这里只要花色和数值一样，就认为是相同的牌

5. 注意下调用其他引用类型的比较也需要 equals，例如这里的 suit 的比较，覆写基类equal的方式虽然可以比较，但缺陷是：equal只能按照相等进行比较，不能按照大于、小于的方式进行比较。

2.2 基于Comparble接口类的比较

public interface Comparable<E> {// 返回值:// < 0: 表示 this 指向的对象小于 o 指向的对象// == 0: 表示 this 指向的对象等于 o 指向的对象// > 0: 表示 this 指向的对象大于 o 指向的对象int compareTo(E o);
}

public class Card implements Comparable<Card> {public int rank; // 数值public String suit; // 花色public Card(int rank, String suit) {this.rank = rank;this.suit = suit;}// 根据数值比较，不管花色// 这里我们认为 null 是最小的@Overridepublic int compareTo(Card o) {if (o == null) {return 1;}return rank - o.rank;}public static void main(String[] args){Card p = new Card(1, "♠");Card q = new Card(2, "♠");Card o = new Card(1, "♠");System.out.println(p.compareTo(o)); // == 0，表示牌相等System.out.println(p.compareTo(q)); // < 0，表示 p 比较小System.out.println(q.compareTo(p)); // > 0，表示 q 比较大}
}

2.3 基于比较器比较

public interface Comparator<T> {// 返回值:// < 0: 表示 o1 指向的对象小于 o2 指向的对象// == 0: 表示 o1 指向的对象等于 o2 指向的对象// > 0: 表示 o1 指向的对象等于 o2 指向的对象int compare(T o1, T o2);
}

import java.util.Comparator;
class Card {public int rank; // 数值public String suit; // 花色public Card(int rank, String suit) {this.rank = rank;this.suit = suit;}
}class CardComparator implements Comparator<Card> {// 根据数值比较，不管花色// 这里我们认为 null 是最小的@Overridepublic int compare(Card o1, Card o2) {if (o1 == o2) {return 0;}if (o1 == null) {return -1;}if (o2 == null) {return 1;}return o1.rank - o2.rank;}public static void main(String[] args){Card p = new Card(1, "♠");Card q = new Card(2, "♠");Card o = new Card(1, "♠");// 定义比较器对象CardComparator cmptor = new CardComparator();// 使用比较器对象进行比较System.out.println(cmptor.compare(p, o)); // == 0，表示牌相等System.out.println(cmptor.compare(p, q)); // < 0，表示 p 比较小System.out.println(cmptor.compare(q, p)); // > 0，表示 q 比较大}
}

【注意】Comparator是java.util 包中的泛型接口类，使用时必须导入对应的包

2.4 三种比较方式

3. 集合框架中PriorityQueue的比较方式

集合框架中的PriorityQueue底层使用堆结构，因此其内部的元素必须要能够比大小，PriorityQueue采用了： Comparble和Comparator两种方式。

1. Comparble是默认的内部比较方式，如果用户插入自定义类型对象时，该类对象必须要实现Comparble接口，并覆写compareTo方法

2. 用户也可以选择使用比较器对象，如果用户插入自定义类型对象时，必须要提供一个比较器类，让该类实现Comparator接口并覆写compare方法。

4. top-k问题

4.1 使用PriorityQueue创建大小堆，解决TOPK问题

//使用比较器创建小根堆
class LessIntComp implements Comparator<Integer>{@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o1 - o2;}
}//使用比较器创建大根堆
class GreaterIntComp implements Comparator<Integer>{@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2 - o1;}
}public class TestDemo<E> {//求最小的K个数，通过比较器创建大根堆public static int[] smallestK(int[] array, int k) {if(k <= 0) {return new int[k];}GreaterIntComp greaterCmp = new GreaterIntComp();PriorityQueue<Integer> maxHeap = new PriorityQueue<>(greaterCmp);//先将前K个元素，创建大根堆for(int i = 0; i < k; i++) {maxHeap.offer(array[i]);}//从第K+1个元素开始，每次和堆顶元素比较for (int i = k; i < array.length; i++) {int top = maxHeap.peek();if(array[i] < top) {maxHeap.poll();maxHeap.offer(array[i]);}}//取出前K个int[] ret = new int[k];for (int i = 0; i < k; i++) {int val = maxHeap.poll();ret[i] = val;}return ret;}public static void main(String[] args) {int[] array = {4,1,9,2,8,0,7,3,6,5};int[] ret = smallestK(array,3);System.out.println(Arrays.toString(ret));}
}

OJ：面试题 17.14. 最小K个数

设计一个算法，找出数组中最小的k个数。以任意顺序返回这k个数均可。

解题思路

堆排序

堆排序即利用堆的思想来进行排序，总共分为两个步骤：

1. 建堆

升序：建大堆

降序：建小堆

2. 利用堆删除思想来进行排序

建堆和堆删除中都用到了向下调整，因此掌握了向下调整，就可以完成堆排序。

创建一个最大堆，将数组中的元素放入堆中，为了维持堆中只有k个元素，只要堆中元素大于k个，就将堆顶poll（最大堆的堆顶的最大的元素），最后创建一个数组接受堆中的元素。

    public int[] smallestK(int[] arr, int k) {// 1.改造JDK的最小堆为此时的最"大"堆Queue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o2 - o1;}});for (int i : arr) {queue.offer(i);if (queue.size() > k) {queue.poll();}}// 此时队列中保存了最小的k个数字int[] result = new int[k];for (int i = 0; i < k; i++) {result[i] = queue.poll();}return result;}