TimSort什么时候抱怨比较器坏了？

Question

Java7 改变排序算法，这样它就会抛出

java.lang.IllegalArgumentException：“比较法违反了它的一般合同！”

在某些情况下，当使用的比较器是错误的。有没有可能知道比较器中是哪种bug造成了这种情况呢？在我的实验中，x != x不重要，如果x

(如果对此有一条一般规则，那么在比较器中查找bug可能会更容易。当然，最好是修复所有的bug。*-)

特别是，以下两个比较国没有使TimSort抱怨：

    final Random rnd = new Random(52);

    Comparator<Integer> brokenButNoProblem1 = new Comparator<Integer>() {
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
            if (o1 < o2) {
                return Compare.LESSER;
            } else if (o1 > o2) {
                return Compare.GREATER;
            }
            return rnd.nextBoolean() ? Compare.LESSER : Compare.GREATER;
        }
    };

    Comparator<Integer> brokenButNoProblem2 = new Comparator<Integer>() {
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
            if (o1 == o2) {
                return Compare.EQUAL;
            }
            return rnd.nextBoolean() ? Compare.LESSER : Compare.GREATER;
        }
    };

但是，下面的比较器确实让它呕吐了：

    Comparator<Integer> brokenAndThrowsUp = new Comparator<Integer>() {
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
            if (Math.abs(o1 - o2) < 10) {
                return Compare.EQUAL; // WRONG and does matter
            }
            return Ordering.natural().compare(o1, o2);
        }
    };

更新:在一些真实的数据中，当x=y和y=z不存在x，y，z但x

Answer 1

在查看了ComparableTimSort的代码之后，我不太确定。我们来分析一下。这里是抛出它的唯一方法(有一个类似的方法只对交换的角色执行相同的操作，所以分析其中一个角色就足够了)。

private void mergeLo(int base1, int len1, int base2, int len2) {
        assert len1 > 0 && len2 > 0 && base1 + len1 == base2;

        // Copy first run into temp array
        Object[] a = this.a; // For performance
        Object[] tmp = ensureCapacity(len1);

        int cursor1 = tmpBase; // Indexes into tmp array
        int cursor2 = base2;   // Indexes int a
        int dest = base1;      // Indexes int a
        System.arraycopy(a, base1, tmp, cursor1, len1);

        // Move first element of second run and deal with degenerate cases
        a[dest++] = a[cursor2++];
        if (--len2 == 0) {
            System.arraycopy(tmp, cursor1, a, dest, len1);
            return;
        }
        if (len1 == 1) {
            System.arraycopy(a, cursor2, a, dest, len2);
            a[dest + len2] = tmp[cursor1]; // Last elt of run 1 to end of merge
            return;
        }

        int minGallop = this.minGallop;  // Use local variable for performance
    outer:
        while (true) {
            int count1 = 0; // Number of times in a row that first run won
            int count2 = 0; // Number of times in a row that second run won

            /*
             * Do the straightforward thing until (if ever) one run starts
             * winning consistently.
             */
// ------------------ USUAL MERGE
            do {
                assert len1 > 1 && len2 > 0;
                if (((Comparable) a[cursor2]).compareTo(tmp[cursor1]) < 0) {
                    a[dest++] = a[cursor2++];
                    count2++;
                    count1 = 0;
                    if (--len2 == 0)
                        break outer;
                } else {
                    a[dest++] = tmp[cursor1++];
                    count1++;
                    count2 = 0;
                    if (--len1 == 1)
                        break outer;
                }
            } while ((count1 | count2) < minGallop);

// ------------------ GALLOP
            /*
             * One run is winning so consistently that galloping may be a
             * huge win. So try that, and continue galloping until (if ever)
             * neither run appears to be winning consistently anymore.
             */
            do {
                assert len1 > 1 && len2 > 0;
                count1 = gallopRight((Comparable) a[cursor2], tmp, cursor1, len1, 0);
                if (count1 != 0) {
                    System.arraycopy(tmp, cursor1, a, dest, count1);
                    dest += count1;
                    cursor1 += count1;
                    len1 -= count1;
// -->>>>>>>> HERE IS WHERE GALLOPPING TOO FAR WILL TRIGGER THE EXCEPTION
                    if (len1 <= 1)  // len1 == 1 || len1 == 0
                        break outer;
                }
                a[dest++] = a[cursor2++];
                if (--len2 == 0)
                    break outer;

                count2 = gallopLeft((Comparable) tmp[cursor1], a, cursor2, len2, 0);
                if (count2 != 0) {
                    System.arraycopy(a, cursor2, a, dest, count2);
                    dest += count2;
                    cursor2 += count2;
                    len2 -= count2;
                    if (len2 == 0)
                        break outer;
                }
                a[dest++] = tmp[cursor1++];
                if (--len1 == 1)
                    break outer;
                minGallop--;
            } while (count1 >= MIN_GALLOP | count2 >= MIN_GALLOP);
            if (minGallop < 0)
                minGallop = 0;
            minGallop += 2;  // Penalize for leaving gallop mode
        }  // End of "outer" loop
        this.minGallop = minGallop < 1 ? 1 : minGallop;  // Write back to field

        if (len1 == 1) {
            assert len2 > 0;
            System.arraycopy(a, cursor2, a, dest, len2);
            a[dest + len2] = tmp[cursor1]; //  Last elt of run 1 to end of merge
        } else if (len1 == 0) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "Comparison method violates its general contract!");
        } else {
            assert len2 == 0;
            assert len1 > 1;
            System.arraycopy(tmp, cursor1, a, dest, len1);
        }
    }

该方法执行两次排序运行的合并。它通常进行合并，但一旦遇到一方就开始“大快朵颐”(即总是比另一方少)。跳跃式尝试通过向前看更多的元素，而不是一次比较一个元素，使事情变得更快。因为跑动应该被分类，所以向前看是很好的。

您可以看到，只有当len1在末尾为0时才会抛出异常。第一个观察是:在通常的合并过程中，不能抛出异常，因为循环一旦len这个1就会直接中止。因此，异常只能作为疾驰的结果抛出。

这已经有力地提示了异常行为是不可靠的:只要您有小数据集(生成的运行可能永远不会飞快，比如MIN_GALLOP是7)，或者生成的运行总是巧合地生成一个永远不会飞驰的合并，那么您就永远不会收到异常。因此，无需进一步回顾gallopRight方法，我们就可以得出结论，您不能依赖异常:无论您的比较器有多么错误，它都可能永远不会抛出。

Answer 2

来自文档

IllegalArgumentException -(可选)如果发现数组元素的自然排序违反了可比契约

我在提到的合同上没有找到多少，但是IMHO应该表示一个总订货 (即compareTo方法定义的关系必须是传递性、反对称和合计)。如果不满足这一要求，sort可能会抛出一个IllegalArgumentException。(我说可能是因为不符合这一要求可能会被忽视。)

编辑:添加到属性的链接，使关系成为一个总的顺序。