面试官：Arrays.sort()为什么可以对int等数组进行排序

前言

排序是在程序开发中最常用到的，最常见的就是针对一些数字进行排序。而现实中像商品的名字，订单的日期等进行排序。Java的JDK中就自带了Comparable接口，那么来看下这个，如何与面试官对答如流。

抛下Arrays.sort()中排序的算法，来揭开这层面纱。

猜一猜

猜测以下代码的执行结果是什么？

int[] ints = {50,1,4,8,3};
String [] strings = {"q","a","c"};
Arrays.sort(ints);

for (String val: strings) {
    System.out.print(val + " ");
}

System.out.println();

for (int i = 0; i < ints.length; i++) {
    System.out.print(ints[i]+" ");
}

好了，现在猜测结束。

你会很快猜到一下内容：

q a c 
1 3 4 8 50

你可真是一个小能能，厉害的不要不要的。

但是，如果面试官问你：

为什么int数组，String数组等等，这些可以使用Arrays.sort()进行排序呢？

咱们慢慢揭晓这个答案。

先看几个源代码：

1、Integer的源代码

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {

        .....
        .....
        
        .....

    public int compareTo(Integer anotherInteger) {
        return compare(this.value, anotherInteger.value);
    }
}

2、Short的源代码

public final class Short extends Number implements Comparable<Short> {

        .....
        
        .....
        .....


    public int compareTo(Short anotherShort) {
        return compare(this.value, anotherShort.value);
    }
    
}

3、String的源代码

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


        .....
        
        .....
        
        .....

    public int compareTo(String anotherString) {
        int len1 = value.length;
        int len2 = anotherString.value.length;
        int lim = Math.min(len1, len2);
        char v1[] = value;
        char v2[] = anotherString.value;

        int k = 0;
        while (k < lim) {
            char c1 = v1[k];
            char c2 = v2[k];
            if (c1 != c2) {
                return c1 - c2;
            }
            k++;
        }
        return len1 - len2;
    }
    
}

发现了什么？

是不是发现了都实现了Comparable接口和compareTo方法。

对，你现在也许知道怎么去回答面试官这个问题了，因为他们都实现了Comparable接口和compareTo方法。

试试真是如此吗？不信测试一下
新建二个实体类和一个测试类，一个是Student实体类，一个是User实体类，一个是测试类Test。

1、Student类
为了方便演示，这里的Student类实现Comparable接口。

package ComparableInterface;

/**
 * @Auther: truedei
 * @Date: 2020 /20-5-7 20:29
 * @Description:
 */
public class Student implements Comparable<Student>{
    private int age;

    private String name;

    public Student() {

    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return this.getAge() - o.getAge();
    }
}

2、User类
为了方便演示，这里的User类不实现Comparable接口。

package ComparableInterface;

/**
 * @Auther: truedei
 * @Date: 2020 /20-5-7 20:29
 * @Description:
 */
public class User{
    private int age;

    private String name;

    public User() {

    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }}

3、测试类

package ComparableInterface;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * @Auther: truedei
 * @Date: 2020 /20-5-7 20:29
 * @Description:
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
    }
}

4、测试1 比较Student类

Student s1 = new Student(19,"张三");
Student s2 = new Student(18,"李四");

int i = s1.compareTo(s2);
if(i>=0){
    System.out.println(s1.getName()+"年龄大");
}else{
    System.out.println(s2.getName()+"年龄大");
}

测试结果1：

这个结果也是很容易猜到的，因为Student类实现了Comparable接口，并实现了 compareTo方法。并且是以age做比较的。张三年龄大
1
5、测试2 比较User类

        User u1 = new User(12,"王五");
        User u2 = new User(22,"赵六");

        int j = u1.compareTo(u2);
        if(j>=0){
            System.out.println(u1.getName()+"年龄大");
        }else{
            System.out.println(u2.getName()+"年龄大");
        }

测试2的结果：

这个是没有结果的，因为程序是无法执行的，会报出没有compareTo这个方法。

原因：

原因很简单，因为没有实现Comparable接口。

6、测试3 对Student类的数组排序
随便添加进去几个数据，为了方便理解，我就写的稍微麻烦了一点。

        Student s1 = new Student(19,"张三");
        Student s2 = new Student(18,"李四");
        Student s3 = new Student(2,"王五");

        Student[] students = {s1,s2,s3};

        System.out.println("排序前:");
        for (Student st:students) {
            System.out.println(st.toString());
        }

        System.out.println();


        //进行排序
        Arrays.sort(students);


        System.out.println("排序后：");
        for (Student st:students) {
            System.out.println(st.toString());
        }

测试结果：

是不是有点小惊喜？为什么可以进行直接排序呢？
没错，就是因为实现了那个Comparable接口，而且是根据年龄的大小来排序的。

排序前:
Student{age=19, name='张三'}
Student{age=18, name='李四'}
Student{age=2, name='王五'}

排序后：
Student{age=2, name='王五'}
Student{age=18, name='李四'}
Student{age=19, name='张三'}

如果你想从大到小排序怎么办？

也很简单，只需要改变一下compareTo中的方法即可

修改如下：

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
//        return this.getAge() - o.getAge();
        return o.getAge()- this.getAge();
    }

为了好看，我把三个Student类的数据，修改了一下:

Student s1 = new Student(7,"张三");
Student s2 = new Student(18,"李四");
Student s3 = new Student(2,"王五");

测试结果:

排序前:
Student{age=7, name='张三'}
Student{age=18, name='李四'}
Student{age=2, name='王五'}

排序后：
Student{age=18, name='李四'}
Student{age=7, name='张三'}
Student{age=2, name='王五'}

Process finished with exit code 0

7、测试4 对User类的数组排序
可以先猜测一下，可能排序吗？

        User u1 = new User(12,"王五");
        User u2 = new User(22,"赵六");
        User u3 = new User(15,"杂七");

        User[] users = {u1,u2,u3};

        System.out.println("排序前:");

        for (User user:users) {
            System.out.println(user.toString());
        }

        System.out.println();


        //进行排序
        Arrays.sort(users);


        System.out.println("排序后：");
        for (User user:users) {
            System.out.println(user.toString());
        }

测试结果：排序前:

User{age=12, name='王五'}
User{age=22, name='赵六'}
User{age=15, name='杂七'}

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: ComparableInterface.User cannot be cast to java.lang.Comparable
    at java.util.ComparableTimSort.countRunAndMakeAscending(ComparableTimSort.java:320)
    at java.util.ComparableTimSort.sort(ComparableTimSort.java:188)
    at java.util.Arrays.sort(Arrays.java:1246)
    at ComparableInterface.Test.main(Test.java:54)

提示你：cannot be cast to java.lang.Comparable
说明：无法转换成Comparable

那么就得出结论：

没有实现Comparable接口的类的数组是无法使用Arrays.sort()进行排序的

8、改造 User类进一步测试
稍微改造一下：

1、给User类实现Comparable接口接口

1、需求如下
1、因为User类有年龄和姓名，年龄小的优先。
2、如果年龄相同，那么比较姓名，按姓名的ascii码值来排序，例如：a-b-c

2、修改User类

package ComparableInterface;

/**
 * @Auther: truedei
 * @Date: 2020 /20-5-7 20:29
 * @Description:
 */
public class User implements Comparable<User>{
    private int age;

    private String name;

    public User() {

    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(User o) {
        //年龄从小到大
        if(this.getAge() - o.getAge() > 0){
            return 1;
        }else if(this.getAge() - o.getAge() == 0){
            return this.getName().compareTo(o.getName());
        }

        return -1;
    }
}

重点是:

1、可以看到年龄是从小到大的对比
2、如果this.年龄 - o.年龄 == 0 说明相等，那么就比较名字

@Override
public int compareTo(User o) {
    //年龄从小到大
    if(this.getAge() - o.getAge() > 0){
        return 1;
    }else if(this.getAge() - o.getAge() == 0){
        return this.getName().compareTo(o.getName());
    }

    return -1;
}

3、测试
为了方便理解，我把姓名修改成了a,e,s,q,d,g这些字母

为了比较好说明，我找了一个比较简洁的ascii码表：

我们拿a、b、y做为姓名来测试：

System.out.println("a="+(int)'a');
System.out.println("b="+(int)'b');
System.out.println("y="+(int)'y');

结果：

97<98<121
a<b<y

a=97
b=98
y=121

正式代码：

        User u1 = new User(12,"b");
        User u2 = new User(22,"y");
        User u3 = new User(22,"a");

        User[] users = {u1,u2,u3};

        System.out.println("排序前:");

        for (User user:users) {
            System.out.println(user.toString());
        }

        System.out.println();


        //进行排序
        Arrays.sort(users);


        System.out.println("排序后：");
        for (User user:users) {
            System.out.println(user.toString());
        }

测试结果：

排序前:
User{age=12, name='b'}
User{age=22, name='y'}
User{age=22, name='a'}

排序后：
User{age=12, name='b'}
User{age=22, name='a'}
User{age=22, name='y'}

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