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集合排序（Collection Sort）在软件开发中通常不直接对应于特定的设计模式，但它确实可以采用多种设计模式来实现或优化排序算法。以下是几种常见的设计模式，它们可以在实现集合排序功能时被应用，以及相应的详细说明和案例。

1. 策略模式（Strategy Pattern）

设计模式描述： 策略模式允许在运行时选择算法的行为。它定义了算法家族，分别封装起来，让它们之间可以互相替换，此模式让算法的变化独立于使用算法的客户。

案例： 在集合排序中，可以使用策略模式来允许用户选择不同的排序算法。例如，Java中的Collections.sort()方法允许用户传入一个自定义的比较器（Comparator）来决定排序策略。

import java.util.Collections;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;

class CustomComparator implements Comparator<Integer> {
    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1.compareTo(o2); // 降序排序
    }
}

public class StrategyPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(5);
        numbers.add(1);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(2);

        Collections.sort(numbers, new CustomComparator());

        System.out.println(numbers); // 输出：[5, 4, 3, 2, 1]
    }
}

2. 工厂模式（Factory Pattern）

设计模式描述： 工厂模式定义了一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类。

案例： 在集合排序中，可以创建一个排序工厂，它根据用户的需求来选择不同的排序算法。

interface Sorter {
    void sort(ArrayList<Integer> list);
}

class BubbleSorter implements Sorter {
    @Override
    public void sort(ArrayList<Integer> list) {
        // 实现冒泡排序
    }
}

class QuickSorter implements Sorter {
    @Override
    public void sort(ArrayList<Integer> list) {
        // 实现快速排序
    }
}

class SortFactory {
    public static Sorter getSorter(String type) {
        if ("bubble".equals(type)) {
            return new BubbleSorter();
        } else if ("quick".equals(type)) {
            return new QuickSorter();
        }
        throw new IllegalArgumentException("Unknown sorting type");
    }
}

public class FactoryPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(5);
        numbers.add(1);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(2);

        Sorter sorter = SortFactory.getSorter("quick");
        sorter.sort(numbers);

        System.out.println(numbers); // 输出排序后的列表
    }
}

3. 装饰者模式（Decorator Pattern）

设计模式描述： 装饰者模式允许向一个现有的对象添加新的功能，同时又不改变其结构。这种类型的设计模式属于结构型模式，它是作为现有类的一个包装。

案例： 在集合排序中，可以使用装饰者模式来增加排序后的额外操作，如打印日志、校验排序结果等。

interface Sorter {
    void sort(ArrayList<Integer> list);
}

class QuickSorter implements Sorter {
    @Override
    public void sort(ArrayList<Integer> list) {
        // 实现快速排序
    }
}

class SorterDecorator implements Sorter {
    private Sorter sorter;

    public SorterDecorator(Sorter sorter) {
        this.sorter = sorter;
    }

    @Override
    public void sort(ArrayList<Integer> list) {
        sorter.sort(list);
        // 附加操作，如打印日志
        System.out.println("Sorted list: " + list);
    }
}

public class DecoratorPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(5);
        numbers.add(1);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(2);

        Sorter quickSorter = new QuickSorter();
        Sorter decoratedSorter = new SorterDecorator(quickSorter);
        decoratedSorter.sort(numbers); // 输出排序后的列表以及日志
    }
}

这些设计模式可以帮助开发者更好地组织代码，提高代码的可复用性和可维护性。在实际开发中，根据具体需求选择合适的设计模式来优化集合排序的实现。