程序兵法:Java String 源码的排序算法(一)

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这是泥瓦匠的第103篇原创

《守护程序兵法:Java String 源码的排序算法(一)》

文章工程:

* JDK 1.8

* 工程名:algorithm-core-learning # StringComparisonDemo

* 工程地址:https://github.com/JeffLi1993/algorithm-core-learning

一、前言

Q:哪几个是选泽疑问?

选泽疑问,是假设一组 N 个数,要选泽其中第 K 个最大值者。比如 A 与 B 对象前要哪个更大?又比如:要考虑从一些数组中找出最大项?

外理选泽疑问,前要对象有个能力,即比较任意有五个对象,并选泽哪个大,哪个小机会相等。找出最大项疑问的外理措施,倘若依次用对象的比较(Comparable)能力,循环对象列表,一次就能外理。

这麼 JDK 源码如何实现比较(Comparable)能力的呢?

二、java.lang.Comparable 接口

Comparable 接口,从 JDK 1.2 版本也有了,历史算悠久。Comparable 接口强制了实现类对象列表的排序。其排序称为自然顺序,其 compareTo 措施,称为自然比较法。

该接口必须有五个措施 public int compareTo(T o); ,能够看出

  • 入参 T o :实现该接口类,传入对应的要被比较的对象
  • 返回值 int:正数、负数和 0 ,代表大于、小于和等于

对象的集合列表(Collection List)机会数组(arrays) ,也有对应的工具类能够方便的使用:

  • java.util.Collections#sort(List) 列表排序
  • java.util.Arrays#sort(Object[]) 数组排序

那 String 对象如何被比较的?

三、String 源码中的算法

String 源码中能够看多 String JDK 1.0 也有了。这麼应该是 JDK 1.2 的但是,String 类实现了 Comparable 接口,本来 传入前要被比较的对象是 String。对象如图:

String 是有五个 final 类,无法从 String 扩展新的类。从 114 行,能够看出字符串的存储社会形态是字符(Char)数组。先能够看看有五个字符串比较案例,代码如下:



运行结果如下:

0
-1
-2
-1
-32
-2049

能够看出, compareTo 措施是按字典顺序比较有五个字符串。具体比较规则能够看代码注释。比较规则如下:

  • 字符串的每个字符完正一样,返回 0
  • 字符串前面偏离 的每个字符完正一样,返回:后面 本来 有五个字符串长度差
  • 字符串前面偏离 的每个字符趋于稳定不一样,返回:经常出现不一样的字符 ASCII 码的差值
    • 中文比较返回对应的 Unicode 编码值(Unicode 蕴含 ASCII)
    • foo 的 ‘C’ 字符 ASCII 码值为 67
    • bar04 的 ‘D’ 字符 ASCII 码值为 68。
    • foo.compareTo(bar04),返回 67 – 68 = -1
    • 常见字符 ASCII 码,如图所示

再看看 String 的 compareTo 措施如何实现字典顺序的。源码如图:

源码解析如下:

  • 第 1156 行:获取当前字符串和原本字符串,长度较小的长度值 lim
  • 第 1161 行:机会 lim 大于 0 (较小的字符串非空),则开始比较
  • 第 1164 行:当前字符串和原本字符串,依次字符比较。机会不相等,则返回两字符的 Unicode 编码值的差值
  • 第 1169 行:当前字符串和原本字符串,依次字符比较。机会均相等,则返回有五个字符串长度的差值

全都有要排序,肯定先有比较能力,即实现 Comparable 接口。本来 实现此接口的对象列表(和数组)能够通过 Collections.sort(和 Arrays.sort)进行排序。

还有 TreeSet 使用树社会形态实现(红黑树),集合中的元素进行排序。其中排序本来 实现 Comparable 此接口

另外,机会这麼实现 Comparable 接口,使用排序时,会抛出 java.lang.ClassCastException 异常。完正看《Java 集合:三、HashSet,TreeSet 和 LinkedHashSet比较》https://www.bysocket.com/archives/195

四、小结

后面 也说到,这个比较其实有一定的弊端:

  • 默认 compareTo 不忽略字符大小写。机会前要忽略,则重新自定义 compareTo 措施
  • 无法进行二维的比较决策。比如判断 2 * 1 矩形和 3 * 3 矩形,哪个更大?
  • 比如一些类无法实现该接口。有五个 final 类,也无法扩展新的类。其也有外理方案:函数对象(Function Object)

措施参数:定义有五个这麼数据必须措施的类,并传递该类的实例。有五个函数通过将其倒入有五个对象内部管理而被传递。这个对象通常叫做函数对象(Funtion Object)

在接口措施设计中, T execute(Callback callback) 参数中使用 callback 之类。比如在 Spring 源码中,能够看出全都有设计是:聚合优先于继承机会实现。原本能够减少全都有继承机会实现。之类 SpringJdbcTemplate 场景设计,能够考虑到这个 Callback 设计实现。

代码示例

本文示例读者能够通过查看下面仓库的中: StringComparisonDemo 字符串比较案例案例:

  • Github:https://github.com/JeffLi1993/algorithm-core-learning
  • Gitee:https://gitee.com/jeff1993/algorithm-core-learning

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参考资料

  • 《数据社会形态与算法分析:Java语言描述(原书第3版)》
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Unicode
  • https://www.cnblogs.com/vamei/tag/%E7%AE%97%E6%B3%95/
  • https://www.bysocket.com/archives/2314/algorithm

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