C#排序比较

Posted 2020-06-27

与C#定义了相等性比较规范一样，C#也定义了排序比较规范，以确定一个对象与另一个对象的先后顺序。排序规范如下

• IComparable接口（包括IComparable接口和IComparable<T>接口）
• >和<运算符

当需要实现排序算法时，使用IComparable接口。在下面的例子中，Array.Sort静态方法可以调用，是因为System.String类实现了IComparable接口。

string[] colors={"Green", "Red", "Blue"};
Array.Sort(colors)
foreach(string c in colors)
    Console.Write(c+ " ");

而<和>运算符比较特殊，因为他们一般用于比较数字类型。因为大于和小于运算符会被静态地解析，因此它们“产生”出高效的代码，适用于复杂计算的场景。

.NET Framework还提供了插件式的排序协议--IComparer接口。IComparable接口与IComparer接口的差别类似与IEquatable和IEqualityComparer接口 (关于IEqutable接口和IEqualityComparer接口，请参考C#相等性：http://www.cnblogs.com/yang_sy/p/3582946.html)

 

1. IComparable接口

IComparable接口的定义如下

public interface IComparable

    int CompareTo(Object obj);
}

public interface IComparable<in T>
{
    int CompareTo(T other);
}

这两个接口定义了相同的功能。对于值类型，IComparable<T>接口效率高于ICompare接口。上面的两个接口的CompareTo方法都按照下面的方式运行：

• 如果a排在b后面,那么a.CompareTo(b)返回1
• 如果a和不一样，那么返回0
• 如果a排在不前面，那么返回-1

我们来看下面的示例代码：

IList<Staff> staffs = new List<Staff> 
{
    new Staff{FirstName="AAA", Title="Manager", Dept="Sale"},  
    new Staff{FirstName="BBB", Title="Accountant", Dept="Finance"},
    new Staff{FirstName="CCC", Title="Accountant", Dept="Finance"},
};

Console.WriteLine("BBB".CompareTo(staffs[0].FirstName)); // 1
Console.WriteLine("BBB".CompareTo(staffs[1].FirstName)); // 0
Console.WriteLine("BBB".CompareTo(staffs[2].FirstName)); // -1

C#的大部分基本类型都实现了IComparable接口和IComparable<T>接口。很多自定义类型同样也实现了该接口，这样便于排序。

IComarable与Equals

假设一个类型重写了Equals方法并实现了IComparable接口。那么你肯定希望当Equals返回true时，CompareTo应当返回0。而Equals返回false时，CompareTo可以返回任何值。

换句话说，相等性比对比性更严格；反之则不会。因此，当CompareTo说“两个对象相等”时，Equals会说“这两个对象不一定相等”。一个很好的例子来自System.String类。String.Equals方法和==运算符使用序号排序规则比较字符串--也就是通过每个字符的Unicode的值进行排序。而String.CompareTo方法，却使用不那么严格的基于文化区域(culture-dependent)进行比较。对于大多数计算机，字符ǖ和?，Equals返回False，而CompareTo返回0

你可以实现通过IComparer接口，从而完成特定的排序算法。自定义IComparer接口的实现，进一步加大了CompareTo和Equals方法之间的差异。比如不区分大小写的字符串比较器，对于A和a，将返回0. 这也从反面印证了，ComparTo方法不如Equals方法严格。

 

2. <和>运算符

一些类型，定义了<和>运算符，比如：

bool after2010 = DateTime.Now > new DateTime(2010, 1, 1);
Console.WriteLine(after2010);

当实现<和>运算符之后，你需要保证<和>运算符与IComparable接口保持一致。这也是.NET Framework的标准。

同样地，当一个类型重载了<和>运算符，那么也要求实现IComparable接口，而反之则不需要。实际上，大多数.NET类型实现了IComparable接口，并没有重载<和>运算符。这（排序比较）与相等性比较不一样：

• 在实现相等性比较时，如果重载了Equals方法，那么一般都重载==运算符
• 而在实现排序性比较时，如果实现了CompareTo方法，一般不要求重载<运算符和>运算符

一般地，只有在下面的情形中，才需要重载<运算符和>运算符：

• 一个类型本身包含大于和小于这样的概念
• 执行先后顺序比较的方式是唯一的
• 结果不会随文化区域（Cultures）变化而变化

System.Stirng类型不满足最后一条，因此string不支持>操作和<操作。因此 “beck” > “Anne”，编译时会抛出错误。

 

3. 实现IComparable接口

下面的实例代码中，结构Note表示一个音乐的注释，它实现了IComparable接口，还重载了<运算符和>运算符。为了实例的完整性，我们还重写了Equals和GetHashCode方法，以及重载了==和!=运算符，通过这个例子，你可以全面的了解排序比较。

internal struct Note : IComparable, IComparable<Note>, IEquatable<Note>
{

    private int semitonesFromA;
    public int SemitonesFromA
    {
        get { return semitonesFromA; }
    }

    public Note(int semitonesFromA)
    {
        this.semitonesFromA = semitonesFromA;
    }

    // generic IComparable<T>
    public int CompareTo(Note other)
    {
        if (Equals(other))
            return 0;
        return SemitonesFromA.CompareTo(other.SemitonesFromA);
    }

    // non-generic IComaparable
    public int IComparable.CompareTo(object other)
    {
        if (!(other is Note))
            throw new InvalidOperationException("CompareTo: Not a note");
        return CompareTo((Note)other);
    }

    public static bool operator <(Note n1, Note n2)
    {
        return n1.CompareTo(n2) < 0;
    }

    public static bool operator >(Note n1, Note n2)
    {
        return n1.CompareTo(n2) > 0;
    }

    // for IEquatable
    public bool Equals(Note other)
    {
        return this.SemitonesFromA == other.SemitonesFromA;
    }

    // override Object.Equals
    public override bool Equals(object other)
    {
        if (!(other is Note))
            throw new InvalidOperationException("CompareTo: Not a note");
        return Equals((Note)other);
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return SemitonesFromA.GetHashCode();
    }

    public static bool operator ==(Note n1, Note n2)
    {
        return n1.Equals(n2);
    }

    public static bool operator !=(Note n1, Note n2)
    {
        return !(n1 == n2);
    }
}