[Collection] Comparable, Comparator 알아보기

순수 자바 프로젝트로 카드게임을 프로그래밍 하던 중, 카드 출력 시 출력 순서에 대한 정렬 방식을 구현해야하는 기능구현 목록이 있었는데, 그 중 학습한 Comparable과 Comparator에 대해서 정리한 내용이다.

 

먼저 Comparator와, Comparable이 어떤건지 간단하게 먼저 알아보겠다.

 

Comparator

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Comparator(비교자)는 정렬을 할 때 비교할 기준을 직접 제공하는 인터페이스이다. Comparator는 @FunctionalInterface이다.

 

그러므로 람다식이나 메서드 레퍼런스 방식으로 사용이 가능하며, String,Integer와 같은 기본 타입 같은 경우 그냥 호출해서 사용할 수 있다.

@FunctionalInterface
 public interface Comparator<T> {
     int compare(T o1, T o2);
}

• 두 인수를 비교해서 결과 값을 반환하면 된다.
  • 첫 번째 인수가 더 작으면 음수, 예(-1 )
  • 두 값이 같으면 0
  • 첫 번째 인수가 더 크면 양수, 예( 1 )

자바의 기본 타입인 Integer와 String같은 객체들은 해당 메서드가 구현되어있다, 허나 이번에는 내가 프로그래밍을 하던 중 만난 정렬이 필요한 객체에 정렬 방식을 재정의 해야할 때는 어떻게 했는지 알아보자.

 

내가 만든 객체에 정렬 방식 정의하기

 

이때는 Comparable 인터페이스를 구현하면 된다.
이 인터페이스는 이름 그대로 비교 가능한, 비교할 수 있는 이라는 뜻으로, 객체에 비교 기능을 추가해 준다.

 public interface Comparable<T> {
     public int compareTo(T o);
}

• 자기 자신과 인수로 넘어온 객체를 비교해서 반환하면 된다.
  • 현재 객체가 인수로 주어진 객체보다 더 작으면 음수, 예(-1 )
  • 두 객체의 크기가 같으면 0
  • 현재 객체가 인수로 주어진 객체보다 더 크면 양수, 예(1 )

public class Card implements Comparable<Card> {
// 생략 ....
   @Override
    public int compareTo(Card o) {
        if (this.rank != o.rank) {
            return Integer.compare(this.rank, o.rank);
        }
        return this.symbol.compareTo(o.symbol);
    }

Card라는 객체의 속성으로는 rank(int)와 symbol(String) 두 가지의 속성이 존재한다.
첫 번째 정렬 조건은 숫자의 크기, 만약 숫자가 같다면 사전순으로 정렬하기로 설정했다.

 

결과

[5(♣), 6(♥), 8(􏰀), 10(♣), 13(􏰀)], 합계 : 42
[3(♥), 4(♣), 4(􏰀), 11(♠), 11(♥)], 합계 : 33
플레이어1 승리!!

일단 나오는 Card들이 랜덤(Collections.shuffle() 사용)이라 rank가 같지만 문자가 다른 경우가 내가 정의한 순서 파악이 힘들어서 String 부분의 정렬이 내 예상대로 되었는지 확인하기 어려웠다.

 

그래서 정말 사전의 순서대로 정렬이 되었는지 확인하기 위해 Test 클래스를 만들어서 테스트 해보았다

public class StringSortingTest implements Comparable<StringSortingTest>{
    private String alphabet;

    public StringSortingTest(String alphabet) {
        this.alphabet = alphabet;
    }

    @Override
    public int compareTo(StringSortingTest o) {
        return alphabet.compareTo(o.alphabet);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "StringSortingTest{" +
                "alphabet='" + alphabet + '\'' +
                '}';
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        StringSortingTest arrays = new StringSortingTest("Arrays");
        StringSortingTest sorting = new StringSortingTest("Sorting");
        StringSortingTest banana = new StringSortingTest("Banana");

        List<StringSortingTest> test = Arrays.asList(arrays, sorting, sorting2);
        test.sort(null);
        System.out.println(test);
    }
}

 

결과

[StringSortingTest{alphabet='Arrays'}, StringSortingTest{alphabet='Banana'}, StringSortingTest{alphabet='Sorting'}]

일단 3개의 단어를 가지고 사전 순으로 정렬이 되는지 테스트 해본결과 A 다음 B가 나온걸 볼 수 있었다.
List<StringSortingTest> test = Arrays.asList(arrays, sorting, banana);

해당 코드 라인에서 확인할 수 있듯이 들어간 요소는 A -> S -> B 순이다.

 

Comparable, Comparator 정리
객체의 기본 정렬 방법은 객체에 Comparable 를 구현해서 정의한다.

이렇게 하면 객체는 이름 그대로 비교할 수 있는 객체가 되고 기본 정렬 방법을 가지는 객체가 된다.

 

그런데 기본 정렬 외에 다른 정렬 방법을 사용해야 하는 경우 비교자 ( Comparator )를 별도로 구현해서 정렬 메서드에 전달하면 된다.

이 경우 전달한 Comparator 가 항상 우선권을 가진다. 자바가 제공하는 Integer , String 같은 기본 객체들은 대부분 Comparable 을 구현해 두었다.

 

자료구조에서의 Comparable, Comparator

 

정렬은 배열뿐만 아니라 순서가 있는 자료구조에서 사용할 수 있다.

TreeSet과 TreeMap은 정렬된 상태를 유지하기 위해 Comparable 또는Comparator를 사용한다.

 

HashSet과 HashMap과 같은 순서가 없는 자료구조에서는 요소를 정렬할 수 없지만, 정렬된 순서로 처리하려면 요소를 List로 변환한 후 정렬 해야한다.

package problem.comparable;  

import java.util.TreeSet;  

public class SortTestMain3 {  
    public static void main(String[] args) {  
        MyMember a = new MyMember("A", 30);  
        MyMember a1 = new MyMember("B", 20);  
        MyMember a2 = new MyMember("C", 10);  

        TreeSet<MyMember> treeSet = new TreeSet<>();  
        treeSet.add(a);  
        treeSet.add(a1);  
        treeSet.add(a2);  
        System.out.println("Comparable 기본 정렬 나이 순" + treeSet);  
        System.out.println("Comparable 기본 정렬 나이 역순" + treeSet.reversed());  

        TreeSet<MyMember> idComparatorTreeSet = new TreeSet<>(new IdComparator());  
        idComparatorTreeSet.add(a);  
        idComparatorTreeSet.add(a1);  
        idComparatorTreeSet.add(a2);  
        System.out.println("idComparatorTreeSet 정렬 " + idComparatorTreeSet);  
        System.out.println("idComparatorTreeSet 정렬 역순" + idComparatorTreeSet.reversed());  
    }  
}

이진 탐색 트리는 데이터를 저장할 때 왼쪽 노드에 저장해야 할 지, 오른쪽 노드에 저장해야 할 지 비교가 필요하다.

 

따라서 TreeSet , TreeMap 은 Comparable 또는 Comparator 가 필수이다.

new TreeSet<new IdComparator>()

TreeSet 을 생성할 때 별도의 비교자를 제공하면 Comparable 대신 비교자( Comparator )를 사용해서 정렬한다.

 

전체 정리

즉 자바의 기본타입인 Integer,String을 통한 정렬은 Comparator를 사용하고, 사용자 정의 객체 혹은 클래스를 사용한 정렬 방식을 정의하고 싶다면 Comparable을 사용하면 된다.