Net編程接口剖析系列之比較和排序 (IComparable和IComparer)

雄Frank 2011-10-23

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我們知道，與C++相比較，C#以及整個.Net并不支持多繼承，而相應(yīng)的，C#支持了接口，并且支持一個類型實現(xiàn)多個接口。對于接口的概念，相信大部分讀者已經(jīng)有了很好的了解，而我這里談?wù)剛€人對于接口理解，只求拋磚引玉。

在我認(rèn)為，一個接口就是一個對類型的某種能力的認(rèn)證，并且是以某種標(biāo)準(zhǔn)化的形式將這種能力規(guī)范出來。你的類型實現(xiàn)了某個接口，換而言之，也就是說這個類型具備了此接口所標(biāo)識的能力。比如現(xiàn)在出國留學(xué)考托福GRE，開車考駕照這些東西，其實就是相當(dāng)于我們編程中接口；從某種意義上說，你通過了GRE，就說明你具備在國外學(xué)習(xí)所需要的語言能力，而你考取了駕照，就證明了你具有上路行駛的能力了。接口同樣如此，給你類型實現(xiàn)特定的一些接口，就是給他們標(biāo)記了他們所具備的特別能力，而一些依賴這些能力的功能，得以用通用的代碼實現(xiàn)重用，實現(xiàn)可擴展。

我的這個關(guān)于接口的系列文章，主要是對.Net編程一些非常重要的接口來進行詳細(xì)講解，深入了解這些接口的原理和應(yīng)用。這對于我們寫出精簡優(yōu)美的代碼，是非常有幫助的；畢竟，我們在知道自己想做什么之后，首先應(yīng)該知道.Net Framework能給我們做什么。

在本篇以及后續(xù)的幾篇文章我們將會談到以下幾個主題：

(一)比較和排序（IComparable和IComparer）

(二)枚舉（IEnumerable和IEnumerator）

(三) 序列化（ISerializable和IXmlSerializable）

System.IComparable & System.IComparable<T>

顧名思義，一個實現(xiàn)了IComparable的class應(yīng)該就是一個可以對實例進行相互比較的class，我們先來看看它的定義：

以下為引用的內(nèi)容：
[ComVisible(true)]
public interface IComparable
{
int CompareTo(object obj);
}

這個接口相當(dāng)簡單，只提供了一個接口函數(shù)：CompareTo，如果當(dāng)前對象比被比較的對象小，那么返回負(fù)數(shù)；如果相當(dāng)，則返回0；如果當(dāng)前對象比被比較的對象大，則返回正數(shù)。

但是，如果你覺得這個接口僅僅是能夠讓你比較兩個對象大小，那么你就錯了，這個接口更大的作用是能夠?qū)崿F(xiàn)了該類型線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序功能。比如List<T>.Sort()和Array的靜態(tài)方法Sort都能夠很好地利用IComparable來對數(shù)據(jù)進行排序，排序算法由類庫實現(xiàn)，對于我們來說，只需要讓自己的類型實現(xiàn)IComparable接口，負(fù)責(zé)比較兩個對象大小的算法就可以了。

IComparable<T>是一個泛型接口，用于實現(xiàn)對特定類型的對象的比較，用法和IComparable基本一致，這里不再進行贅述，下面的例子也是根據(jù)IComparable來寫的。

我們來看看下面的代碼，這里定義了一個學(xué)生類Student，每個學(xué)生有自己名字和分?jǐn)?shù)。Student類實現(xiàn)了IComparable接口，兩個學(xué)生之間直接按照名字進行比較。順便說明Scores類用于存儲學(xué)生的成績。

以下為引用的內(nèi)容：

public enum SubjectEnum
{
Total =0,
Chinese,
English,
Math,
}
　　
public class Scores //分?jǐn)?shù)類，用于存儲分?jǐn)?shù)
{
int[] _score = new int[4];
public int this[SubjectEnum score]
{
get { return _score[(int)score]; }
set { _score[(int)score] = value; }
}
public override string ToString()
{
string str = "";
foreach (int score in _score)
{
str += "　　" + score.ToString();
}
　　
return str;
}
}
　　
public class Student:IComparable //學(xué)生類
{
　　
string _name;
　　
public string Name
{
get { return _name; }
set { _name = value; }
}
　　
Scores _scores=new Scores();
　　
public Scores Scores
{
get { return _scores; }
set { _scores = value; }
}
　　
public Student(string name,int chinese, int english, int math)
{
_name = name;
　　
_scores[SubjectEnum.Chinese] = chinese;
_scores[SubjectEnum.English] = english;
_scores[SubjectEnum.Math] = math;
_scores[SubjectEnum.Total] = chinese +english +math;
}
　　
public override string ToString()
{
return _name + _scores.ToString();
}
　　
#region IComparable Members
　　
public int CompareTo(object obj)
{
if (!(obj is Student))
throw new ArgumentException("Argument not a Student", "obj");
　　
return Name.CompareTo(((Student)obj).Name);
}
　　
#endregion
}

來看看我們的Main函數(shù)，我們在一個數(shù)組中存儲了若干個學(xué)生，并且利用了Array.Sort對起進行了排序。

static void Main(string[] args) { Student[] students = new Student[4]; students[0] = new Student("Michale", 80, 90, 70); students[1] = new Student("Jack", 90, 80, 75); students[2] = new Student("Alex", 88, 85, 95); students[3] = new Student("Rose", 92, 91, 65); 　　 Array.Sort(students); 　　 Console.WriteLine("Name　　Total　　Chinese　　English　　Math"); foreach (Student student in students) { Console.WriteLine(student); } 　　 Console.ReadKey(); }

下面來看看輸出結(jié)果：

Name	Total	Chinese	English	Math
Alex	268	88	85	95
Jack	245	90	80	75
Michale	240	80	90	70
Rose	248	92	91	65

可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們被很好的按照名稱字母的順序進行了排序，并且從小到大地打印出來了。但是我們這里還是要留下一個問題，假如我們有時候需要按照某項成績進行排序又如何實現(xiàn)呢？假如我們排序的時候希望按照降序進行排列又該如何呢？呵呵，聰明的讀者可能已經(jīng)想到了，這正是我下一節(jié)想要說的內(nèi)容。

以下為引用的內(nèi)容： System.Collections.IComparer & System.Collections.Generic. IComparer<T>

IComparer是這么樣的一個接口，它是用于實現(xiàn)一個專門的“比較器”，這個比較器可以對傳入的兩個對象比較大小。我們來看看它的定義：

以下為引用的內(nèi)容： [ComVisible(true)]
public interface IComparer
{
int Compare(object x, object y);
}

大家可能會對IComparer存在的必要性有點疑問，那就是既然我們有了IComparable就能夠?qū)崿F(xiàn)對象的比較以及排序，那么還需要IComparer做什么呢，豈不是畫蛇添足？我的回答是：不，IComparer的存在很有必要，因為它可以用來實現(xiàn)一些專門的和功能更加強大的比較器。就如現(xiàn)代社會的分工一樣，以前落后的小農(nóng)經(jīng)濟一去不復(fù)返了，社會上的各成員要進行相互協(xié)作才能發(fā)揮最高的效率；同樣，我們設(shè)立專業(yè)的IComparer，使得比較的功能得以擴展和專業(yè)化，你有了更多的選擇。將對象進行比較的時候，你可以使用不同的IComparer來使用不同的方法來比較，就像我們購買商品選擇不同的品牌一樣（試想這件東西不是購買的而是你自己生產(chǎn)的話，那么你就失去了選擇的機會了）。另外專門的IComparer也可以提供一些屬性，來讓我們的比較變得更加靈活。

光說太抽象，我們下面還是繼續(xù)上一節(jié)對學(xué)生進行排序的問題進行討論。這里我們可以創(chuàng)建一個專門的學(xué)生比較類StudentComparer, 而它則實現(xiàn)了IComparer的泛型接口System.Collections.Generic.IComparer<Student>，StudentComparer的作用是根據(jù)成績對學(xué)生進行比較。為了將IComparer的優(yōu)越性體現(xiàn)出來，我們這里在StudentComparer的構(gòu)造函數(shù)中增加了兩個參數(shù)subject和reverse，前者用于指定我們要按照何種科目成績進行比較，而后者則指定是否將結(jié)果取反（當(dāng)然我們也可以使用Array.Reverse方法來將結(jié)果按照降序排列，這里只是實現(xiàn)方法之一）。好，這樣我們比較器就這樣設(shè)計好了，看看下面的代碼：

以下為引用的內(nèi)容：

public class StudentComparer: System.Collections.Generic.IComparer<Student>
{
SubjectEnum _subject;
bool _reverse;
　　
public StudentComparer(SubjectEnum subject, bool reverse)
{
_subject = subject;
_reverse = reverse;
}
　　
#region IComparer<Student> Members
　　
public int Compare(Student left, Student right)
{
if (left == null && right == null)
return 0;
else if (left == null)
return -1;
else if (right == null)
return 1;
　　
//比較響應(yīng)科目的成績
int result = left.Scores[_subject].CompareTo(right.Scores[_subject]);
　　
//如果反序，只要將結(jié)果取反即可
if (_reverse) result = -result;
return result;
}
　
#endregion
}

一個功能強大的比較器就這樣實現(xiàn)了，那么接下來我們就來實現(xiàn)將學(xué)生按照總分進行從高到底的排序，這里我們只需要對main函數(shù)進行稍微的修改就可以了，使用Array.Sort的另外一個重載方法Array.Sort (T[], Generic IComparer) 來進行比較。

看到上面我們在StudentComparer的構(gòu)造函數(shù)中傳入了Total（總分）和True（降序），我們看看執(zhí)行結(jié)果：

Name	Total	Chinese	English	Math
Alex	268	88	85	95
Rose	248	92	91	65
Jack	245	90	80	75
Michale	240	80	90	70

太棒了，IComparer是這樣的神奇，想象一下如果沒有IComparer而僅僅要用IComparable來實現(xiàn)上面的功能，將是多么麻煩的事情，更加重要的是，那會將Student類的代碼變的一團糟，就如同一個上班族卻天天要想著回家給自己種的蔬菜澆澆水，給自己養(yǎng)的豬喂喂食一樣，這些瑣碎的東西會讓你的生活一團糟的。

.Net的庫類的排序功能是如此強大，以至于我們還能夠利用代理來進行排序（其實是將比較功能寫在自己的專門函數(shù)中），但是本文的重點是講解接口，所以這里對利用代理排序不再詳述，只是提一下而已。

我們從IComparable和IComparer上學(xué)到的，應(yīng)當(dāng)不僅僅是比較和排序，而更加應(yīng)該學(xué)到一種思路，一種設(shè)計模式，這才是最重要的；另外，它們還有助于加深我們對接口的理解。