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Java 排序完全指南：陣列、集合與自訂物件排序技巧

編輯：Java 相關知識

前言

在 Java 開發中，排序是處理資料最基礎也最常見的操作之一。無論是基本類型陣列、集合中的物件，還是檔案列表，Java 都提供了豐富的 API 讓我們輕鬆完成排序。本文將從基礎陣列排序切入，逐步深入到物件排序、自訂比較器以及檔案排序的實戰範例，並附上完整可執行的程式碼。

一、基本類型陣列排序

Java 的 java.util.Arrays 類提供了靜態 sort() 方法，可對基本類型陣列進行原地排序，預設為升序。

範例：整數陣列排序

int[] arr = {2, 3, 1, 10, 7, 4};
System.out.print("排序前: ");
for (int i : arr) System.out.print(i + " ");
System.out.println();

Arrays.sort(arr);

System.out.print("排序後: ");
for (int i : arr) System.out.print(i + " ");
// 輸出: 1 2 3 4 7 10

說明： 排序結果為升序。對於基本類型，Arrays.sort 使用雙軸快速排序，效能極佳。

二、物件排序：實作 Comparable 介面

若要排序自訂物件，該類別必須實作 java.lang.Comparable<T> 介面並覆寫 compareTo(T o) 方法。回傳值規則：

負數：當前物件小於參數物件
零：兩者相等
正數：當前物件大於參數物件

範例：程式設計師薪資排序

class Programmer implements Comparable<Programmer> {
    private String name;
    private String language;
    private double pay;

    public Programmer(String name, String language, double pay) {
        this.name = name;
        this.language = language;
        this.pay = pay;
    }

    @Override
    public int compareTo(Programmer other) {
        // 依薪資升序排序
        return Double.compare(this.pay, other.pay);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "{name: " + name + ", language: " + language + ", money: " + pay + "}";
    }
}

使用 Collections.sort 排序 List

List<Programmer> list = new ArrayList<>();
list.add(new Programmer("張三", "C", 12000));
list.add(new Programmer("李四", "Java", 200));
list.add(new Programmer("王五", "C++", 5000));
list.add(new Programmer("錢六", "VB", 3000));

System.out.println("排序前: " + list);
Collections.sort(list);
System.out.println("排序後: " + list);
// 輸出依薪資從低到高排列

提示： 許多 JDK 內建類別（如 String、Integer、Date）已實作 Comparable，可直接排序。

三、進階排序：Comparator 策略模式

當類別無法修改（如第三方類別）、或需多種排序規則（如檔案按名稱、大小、修改時間排序）時，使用 java.util.Comparator 介面。這是策略模式的經典應用。

Comparator 核心方法

int compare(T o1, T o2)：比較兩個物件大小
boolean equals(Object obj)：判斷比較器是否相等（通常直接回傳 true）

範例：檔案多維度排序

class FileUtils {
    // 按最後修改時間排序
    static class ComparatorByLastModified implements Comparator<File> {
        @Override
        public int compare(File f1, File f2) {
            long diff = f1.lastModified() - f2.lastModified();
            return Long.compare(diff, 0);
        }
    }

    // 按檔案大小排序
    static class ComparatorBySize implements Comparator<File> {
        @Override
        public int compare(File f1, File f2) {
            long diff = f1.length() - f2.length();
            return Long.compare(diff, 0);
        }
    }
}

實際呼叫

File dir = new File("C:\\temp");
File[] files = dir.listFiles();

// 1. 預設按名稱排序（File 實作了 Comparable）
Arrays.sort(files);
System.out.println("按名稱排序: " + Arrays.toString(files));

// 2. 按大小排序
Arrays.sort(files, new FileUtils.ComparatorBySize());
System.out.println("按大小排序: " + Arrays.toString(files));

// 3. 按修改時間排序
Arrays.sort(files, new FileUtils.ComparatorByLastModified());
System.out.println("按修改時間排序: " + Arrays.toString(files));

四、完整可執行程式碼

以下整合所有範例，可直接複製執行：

import java.io.*;
import java.util.*;

public class TestSort {
    public static void main(String[] args) {
        sortSimpleType();
        sortComparable();
        sortComparator();
    }

    static void sortSimpleType() {
        int[] arr = {2, 3, 1, 10, 7, 4};
        System.out.println("=== 基本類型排序 ===");
        System.out.print("排序前: ");
        for (int i : arr) System.out.print(i + " ");
        System.out.println();
        Arrays.sort(arr);
        System.out.print("排序後: ");
        for (int i : arr) System.out.print(i + " ");
        System.out.println("\n");
    }

    static void sortComparable() {
        List<Programmer> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Programmer("張三", "C", 12000));
        list.add(new Programmer("李四", "Java", 200));
        list.add(new Programmer("王五", "C++", 5000));
        list.add(new Programmer("錢六", "VB", 3000));
        System.out.println("=== 物件排序 ===");
        System.out.println("排序前: " + list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("排序後: " + list + "\n");
    }

    static void sortComparator() {
        File dir = new File("C:\\java"); // 請換成實際存在的目錄
        File[] files = dir.listFiles();
        if (files == null) return;
        System.out.println("=== 檔案多維度排序 ===");
        System.out.println("排序前: " + Arrays.toString(files));
        Arrays.sort(files);
        System.out.println("按名稱: " + Arrays.toString(files));
        Arrays.sort(files, new FileUtils.ComparatorBySize());
        System.out.println("按大小: " + Arrays.toString(files));
        Arrays.sort(files, new FileUtils.ComparatorByLastModified());
        System.out.println("按修改時間: " + Arrays.toString(files));
    }
}

class Programmer implements Comparable<Programmer> {
    private String name, language;
    private double pay;
    public Programmer(String name, String language, double pay) {
        this.name = name; this.language = language; this.pay = pay;
    }
    @Override public int compareTo(Programmer o) {
        return Double.compare(this.pay, o.pay);
    }
    @Override public String toString() {
        return "{name:" + name + ", lang:" + language + ", pay:" + pay + "}";
    }
}

class FileUtils {
    static class ComparatorByLastModified implements Comparator<File> {
        @Override public int compare(File f1, File f2) {
            return Long.compare(f1.lastModified(), f2.lastModified());
        }
    }
    static class ComparatorBySize implements Comparator<File> {
        @Override public int compare(File f1, File f2) {
            return Long.compare(f1.length(), f2.length());
        }
    }
}

五、總結與最佳實務

場景	推薦做法	關鍵類別/介面
基本類型陣列	Arrays.sort()	java.util.Arrays
物件集合，單一固定排序規則	實作 Comparable，用 Collections.sort()	java.lang.Comparable
物件集合，多種排序規則或無法修改類別	實作 Comparator，用 Collections.sort(list, comparator)	java.util.Comparator
陣列物件排序	Arrays.sort(array, comparator)	java.util.Arrays