介面 IComparer<T>

1. 前言

想像一下，你是大學院長，學校裡有超多學生。你常常需要根據不同條件拿到排序好的名單：

1. 依名字（要快速用字母找學生）。
2. 依平均分數（要發獎學金給學霸）。
3. 依年齡（做統計、比賽什麼的）。
4. 依年級，然後年級內再依姓氏。

如果我們只靠 IComparable<T>，那 學生 這個 class 只能有 一種 比較方式。比如說我們決定「自然」順序就是依平均分數。這樣 List.Sort() 就能用了！但如果我們想要依名字排序呢？學生 這個 class 已經「被綁定」只能比分數，不能同時有兩種「自然」順序。這就像你只有一份「怎麼當拳擊冠軍」的說明書，突然要你去下西洋棋，你還硬要照拳擊的規則來玩，肯定不會贏啦，對吧？

這種情況下，如果你想對同一種物件用不同方式排序，又不想把比較邏輯塞進 class 裡，就要用 IComparer<T> 這個介面。這超有用，尤其是你沒辦法動 class 原始碼，或是 class 根本不該知道所有排序方式的時候。

2. 介面 IComparer<T>

如果說 IComparable<T> 是物件自己的直覺，知道怎麼跟別人比，那 IComparer<T> 就是 完全獨立的外部裁判 或 獨立仲裁者，他拿兩個玩家（物件）來，照自己的規則比較誰贏。

想像你是足球隊教練，要選隊長。

• IComparable<T>：每個球員自己說：「我比他強，因為我跑比較快！」（自己的內建規則）。
• IComparer<T>：你這個教練說：「好啦，今天我們用傳球準度來選隊長。小明，傳球！小華，傳球！OK，小明比較準，他今天當隊長。」（這是你 外部 的規則，套用在任何兩個球員身上）。

定義： IComparer<T> 是 .NET 裡的介面，讓你可以定義 外部比較邏輯，用來比兩個 T 型別的物件。也就是說，實作 IComparer<T> 的 class 本身不是被比較的物件之一；它只是提供一個 Compare 方法，接收兩個物件，決定它們的相對順序。

語法

介面 IComparer<T> 的語法超簡單：

public interface IComparer<T>
{
    // 比較兩個 T 型別的物件
    // x - 第一個要比的物件
    // y - 第二個要比的物件
    int Compare(T x, T y);
}

Compare(T x, T y) 這個方法跟 IComparable<T> 裡的 CompareTo(T other) 幾乎一樣：

• 如果 x「小於」y，回傳 負數。
• 如果 x「等於」y，回傳 零 (0)。
• 如果 x「大於」y，回傳 正數。

在這裡，「小於」、「等於」、「大於」完全看你在 Compare 裡怎麼寫比較邏輯。

IComparer<T> 跟 IComparable<T> 有什麼不一樣

IComparable<T>

IComparer<T>

3. IComparer<T> 的實作範例

我們繼續來玩「一個大應用」——簡單的使用者模型。假設我們有這個 class：

// 我們的使用者 class
public class User
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    public string Email { get; set; }
}

依名字排序：寫一個獨立的 comparator

來寫一個實作 IComparer<User> 的 class，專門拿來比名字：

// 依名字排序的 comparator class
public class UserNameComparer : IComparer<User>
{
    public int Compare(User x, User y)
    {
        // 檢查 null（避免踩雷！）
        if (ReferenceEquals(x, y)) return 0;
        if (x is null) return -1;   // null 比任何物件都小
        if (y is null) return 1;

        // 比名字（用標準字串排序）
        return string.Compare(x.Name, y.Name, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);
    }
}

用 comparator 來排序 list：

List<User> users = new List<User>
{
    new User { Name = "伊萬", Age = 20, Email = "ivan@mail.com" },
    new User { Name = "安娜", Age = 32, Email = "anna@gmail.com" },
    new User { Name = "鮑里斯", Age = 28, Email = "boris@work.org" },
    new User { Name = "魯斯蘭", Age = 19, Email = "ruslan@yandex.ru" }
};

// 用 IComparer 依名字排序
users.Sort(new UserNameComparer());

users.ForEach(u => Console.WriteLine(u.Name)); // 安娜, 鮑里斯, 伊萬, 魯斯蘭

有沒有發現超優雅？comparator class 就像你程式裡的自由公民，想拿來比哪個 user list 都可以。

4. 多種比較方式：寫不同的 comparator

有趣的是，你想寫幾個 comparator 都沒問題。比如我們來寫一個依年齡排序的：

// 依年齡排序的 comparator
public class UserAgeComparer : IComparer<User>
{
    public int Compare(User x, User y)
    {
        if (ReferenceEquals(x, y)) return 0;
        if (x is null) return -1;
        if (y is null) return 1;

        // 依年齡升序
        return x.Age.CompareTo(y.Age);
    }
}

然後：

users.Sort(new UserAgeComparer());
users.ForEach(u => Console.WriteLine($"{u.Name} ({u.Age})"));
// 輸出：魯斯蘭 (19) 伊萬 (20) 鮑里斯 (28) 安娜 (32)

如果你想要依年齡降序，只要把參數順序換一下就好：

// 依年齡降序的 comparator
public class UserAgeDescendingComparer : IComparer<User>
{
    public int Compare(User x, User y)
    {
        if (ReferenceEquals(x, y)) return 0;
        if (x is null) return -1;
        if (y is null) return 1;

        // 換順序：y.CompareTo(x)
        return y.Age.CompareTo(x.Age);
    }
}

5. 實用小細節

內部怎麼運作？

當你用 comparator 呼叫 Sort()，list 會把每個元素丟給 comparator 問：「誰要排前面？」你的 Compare 會回答：「這個、那個，或是不用動。」排序就會一直這樣問到排好為止。

如果值一樣怎麼辦？只要回傳 0，意思是順序不變（或交給排序內部機制決定）。

IComparer<T> 還會用在哪？

IComparer<T> 不只在 list 裡用得到，.NET 裡還有很多地方會用到它，比如：

• 像 SortedList<TKey, TValue> 跟 SortedSet<T> 這種 collection 的建構子：你要指定元素的順序。
• 用 BinarySearch 搜尋時。

舉個例子：

var sortedSet = new SortedSet<User>(new UserAgeComparer());

這樣 SortedSet 會自動一直維持依年齡排序！

null 安全小提醒

新手最常踩的雷之一就是 NullReferenceException。記得在 Compare 裡檢查 null，尤其是 list 裡可能有 null 的時候。

常見寫法（再貼一次，讓你記住）：

if (ReferenceEquals(x, y)) return 0;
if (x is null) return -1;
if (y is null) return 1;

這個習慣超好，可以避免你程式在最尷尬的時候掛掉！

用 IComparer<T> 的優點跟限制

• 把比較邏輯跟資料分開。User class 不用管自己怎麼被排序。
• 比較邏輯可以重複用在不同地方。
• 超好擴充：你想加幾種排序都不用動原本的型別。

但要小心，不要「忘記檢查 null」或「比較邏輯不一致」。比如 Compare(x, y) 回傳 0，那 Compare(y, x) 也要回傳 0；Compare(x, y) 回傳 >0，那 Compare(y, x) 就要回傳 <0，等等。

視覺小抄：什麼時候用什麼？

IComparable<T>

IComparer<T>

Comparison<T>

IComparer<T>

下一堂課你會學到怎麼用 delegate 跟 lambda 來比較物件。現在先試著幫你的應用寫幾個不同的 comparator，享受一下這種排序邏輯完全獨立、超彈性的架構吧！

6. 實作 comparator 時常見錯誤

錯誤一：沒檢查 null。
如果比較的物件有一個是 null，你又沒處理，程式就會噴 NullReferenceException。

錯誤二：-1、0、+1 回傳值不對。
Compare 方法要回傳負數代表第一個小於第二個，零代表相等，正數代表大於。搞錯這個規則，排序就會「怪怪的」。

錯誤三：比較邏輯不對稱。
如果你比 x 跟 y 回傳一個值，然後比 y 跟 x 也回傳一樣（而不是相反），結果會很難預期。

錯誤四：自訂型別用 Sort() 沒給 comparator。
如果型別沒實作 IComparable 或 IComparable<T>，你又直接呼叫 Sort()，就會噴 InvalidOperationException。

怎麼避免：
記得檢查邊界狀況，重要的程式碼要寫單元測試（之後會教！），有問題就去翻文件——讓你的 comparator 跑得跟瑞士鐘錶一樣準！

2

任務

C# SELF, 等級 30, 課堂 1

上鎖

實作字串的比較器

實作字串的比較器

開啟