使用 Comparator.comparing(HashMap::get) 作为比较器时的意外行为

Posted 2023-02-25

【中文标题】使用 Comparator.comparing(HashMap::get) 作为比较器时的意外行为

【英文标题】：Unexpected behavior when using Comparator.comparing(HashMap::get) as a comparator

【发布时间】：2020-09-23 18:21:15

【问题描述】：

在https://java-programming.mooc.fi/part-10/2-interface-comparable 上进行“文学”练习时，我在尝试对 HashMap 中的键值对进行排序时发现了一种非常奇怪的行为，而没有将任何内容复制到 TreeMap。我应该通过创建 Book 类并将它们添加到 List 来添加书籍。但是我想尝试不创建新类，所以选择了 HashMap。我的代码如下：

public class MainProgram 

public static void main(String[] args) 
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    Map<String, Integer> bookshelf = new HashMap<>();
    while (true) 


        System.out.println("Input the name of the book, empty stops: ");
        String bookName = scanner.nextLine();
        if (bookName.equals("")) 
            break;
        
        System.out.println("Input the age recommendation: ");
        int age = Integer.valueOf(scanner.nextLine());

        bookshelf.put(bookName, age);
    

    System.out.println(bookshelf.size() + " book" + (bookshelf.size() > 1 ? "s" : "") + " in total.");

    System.out.println("Books:");

    bookshelf.keySet().stream().sorted(Comparator.comparing(bookshelf::get)).forEach((key) -> System.out.println(key + " (recommended for " + bookshelf.get(key) + " year-olds or older)"));

使用.sorted(Comparator.comparing(bookshelf::get)) 是我按照推荐年龄对它们进行排序的想法，这很有效。

但是，存在一个意外行为，即当书名是单个字符（“A”、“b”）时，程序还会按字母顺序对键进行排序，就好像我做了一个比较器，如 Comparator.comparing(bookshelf::get).thenComparing(/*keys in keyset*/)，但有时会也排序为aAbB

AA bb give unsorted results
AAA bbb give semi-sorted results in one or two buckets
AAAA bbbb give semi- or completely sorted results
AAAAA bbbbb and onward give unsorted results.

任何人都可以在编译器级别解释这里发生了什么，或者让我理解一下吗？

【问题讨论】：

不是你的问题的答案，但你为什么不写一本书类并添加一个compareTo() 方法？充分利用面向对象！

您仅根据键对键集进行了排序。如果要排序映射，请使用 entryset() 以避免在迭代时调用。

【参考方案1】：

bookshelf.keySet().stream().sorted(Comparator.comparing(bookshelf::get))

从您示例中的上述 sn-p 中，我们可以看到您正在尝试按其各自的值对 bookshelf 的键进行排序。

这样做的问题是，两个书名可能会映射到同一个年龄推荐。因为您只有一个 Comparator 并且因为 HashMap 没有指定一致的顺序，所以您有机会最终获得相同输入的不同结果。

为了改善这种情况，您可以使用thenComparing 来处理遇到重复值映射的情况：

bookshelf.entrySet()
         .stream()
         .sorted(Map.Entry.<String, Integer>comparingByValue().thenComparing(Map.Entry.comparingByKey()))
         .forEach(entry -> System.out.println(entry.getKey() + " (recommended for " + entry.getValue() + " year-olds or older)"));

【讨论】：

虽然我理解正确的方法，但有没有解释为什么它有点适用于 n=1 并且几乎适用于 n=3 和 n = 4？

@MilosCupara 如果您将密钥的长度称为n，那么它适用这些长度只是一个巧合。 HashMap 没有指定对其条目的排序；但是，在您的情况下，当键的长度为1、3 和4 时，顺序可能相同。但是，如果您继续向键长度相同的Map（超过16）添加更多条目，您将看到它们被重新排序。

附带说明，HashMap 不仅具有不可预测的迭代顺序，它还通过拆分器特性告诉流它是无序的，这允许流实现使用不稳定的排序算法当它认为它有益时。因此，即使在某个时间点感知到的特定迭代顺序也不能保证保留在流中。虽然，afaik，当前的流实现总是使用相同的（稳定的）排序算法。

【参考方案2】：

构建 Entry 的 Comparator 并使用Entry::getValue 和Entry::getKey 按值排序，然后按键

Comparator<Entry<String, Integer>> cmp = Comparator.comparing(Entry::getValue);

bookshelf.entrySet()
         .stream()
         .sorted(cmp.thenComparing(Entry::getKey))
         .forEach(entry -> System.out.println(entry.getKey() + " (recommended for " + entry.getValue() + " year-olds or older)"));

【参考方案3】：

发生这种情况是因为您只使用“键”进行比较。您应该通过“键”和“值”来比较它们。这应该可以正常工作：

bookshelf.entrySet()
        .stream()
        .sorted(Map.Entry.<String,Integer>comparingByValue()
                .thenComparing(Map.Entry.comparingByKey()))
        .map(e -> e.getKey())
        .forEach((key) -> System.out.println(key + " (recommended for " + bookshelf.get(key) + " year-olds or older)"));

【讨论】：

如果您计划使用bookshelf.get(key) 访问forEach 语句中的值，则map 操作是多余的。你可以简化为.forEach(entry -> use entry.getKey and entry.getValue)