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  • 在Java中如何高效判断数组中是否包含某个元素

    如何检查一个数组(无序)是否包含一个特定的值?这是一个在Java中经常用到的并且非常有用的操作。同时,这个问题在Stack Overflow中也是一个非常热门的问题。在投票比较高的几个答案中给出了几种不同的方法,但是他们的时间复杂度也是各不相同的。本文将分析几种常见用法及其时间成本。

    检查数组是否包含某个值的方法

    使用List

    public static boolean useList(String[] arr, String targetValue) {

     return Arrays.asList(arr).contains(targetValue);}

    使用Set

    public static boolean useSet(String[] arr, String targetValue) {

     Set<String> set = new HashSet<String>(Arrays.asList(arr));

     return set.contains(targetValue);}

    使用循环判断

    public static boolean useLoop(String[] arr, String targetValue) {

     for(String s: arr){

     if(s.equals(targetValue))

     return true;

     }

     return false;

    使用Arrays.binarySearch()

    Arrays.binarySearch()方法只能用于有序数组!!!如果数组无序的话得到的结果就会很奇怪。

    查找有序数组中是否包含某个值的用法如下:

    public static boolean useArraysBinarySearch(String[] arr, String targetValue) {

     int a = Arrays.binarySearch(arr, targetValue);

     if(a > 0)

     return true;

     else

     return false;}

    时间复杂度

    下面的代码可以大概的得出各种方法的时间成本。基本思想就是从数组中查找某个值,数组的大小分别是5、1k、10k。这种方法得到的结果可能并不精确,但是是最简单清晰的方式。

    public static void main(String[] args) {

     String[] arr = new String[] { "CD", "BC", "EF", "DE", "AB"};

     //use list

     long startTime = System.nanoTime();

     for (int i = 0; i < 100000; i++) {

     useList(arr, "A");

     }

     long endTime = System.nanoTime();

     long duration = endTime - startTime;

     System.out.println("useList: " + duration / 1000000);

     //use set

     startTime = System.nanoTime();

     for (int i = 0; i < 100000; i++) {

     useSet(arr, "A");

     }

     endTime = System.nanoTime();

     duration = endTime - startTime;

     System.out.println("useSet: " + duration / 1000000);

     //use loop

     startTime = System.nanoTime();

     for (int i = 0; i < 100000; i++) {

     useLoop(arr, "A");

     }

     endTime = System.nanoTime();

     duration = endTime - startTime;

     System.out.println("useLoop: " + duration / 1000000);

     //use Arrays.binarySearch()

     startTime = System.nanoTime();

     for (int i = 0; i < 100000; i++) {

     useArraysBinarySearch(arr, "A");

     }

     endTime = System.nanoTime();

     duration = endTime - startTime;

     System.out.println("useArrayBinary: " + duration / 1000000);}

    运行结果:

    useList: 13useSet: 72useLoop: 5useArraysBinarySearch: 9

    使用一个长度为1k的数组

    String[] arr = new String[1000];Random s = new Random();for(int i=0; i< 1000; i++){

     arr[i] = String.valueOf(s.nextInt());}

    结果:

    useList: 112useSet: 2055useLoop: 99useArrayBinary: 12

    使用一个长度为10k的数组

    String[] arr = new String[10000];Random s = new Random();for(int i=0; i< 10000; i++){

     arr[i] = String.valueOf(s.nextInt());}

    结果:

    useList: 1590useSet: 23819useLoop: 1526useArrayBinary: 12

    总结

    显然,使用一个简单的循环方法比使用任何集合都更加高效。许多开发人员为了方便,都使用第一种方法,但是他的效率也相对较低。因为将数组压入Collection类型中,首先要将数组元素遍历一遍,然后再使用集合类做其他操作。

    如果使用Arrays.binarySearch()方法,数组必须是已排序的。由于上面的数组并没有进行排序,所以该方法不可使用。

    实际上,如果你需要借助数组或者集合类高效地检查数组中是否包含特定值,一个已排序的列表或树可以做到时间复杂度为O(log(n)),hashset可以达到O(1)。

    使用ArrayUtils

    除了以上几种以外,Apache Commons类库中还提供了一个ArrayUtils类,可以使用其contains方法判断数组和值的关系。

    import org.apache.commons.lang3.ArrayUtils;public static boolean useArrayUtils(String[] arr, String targetValue) {

     return ArrayUtils.contains(arr,targetValue);}

    同样使用以上几种长度的数组进行测试,得出的结果是该方法的效率介于使用集合和使用循环判断之间(有的时候结果甚至比使用循环要理想)。

    useList: 323useSet: 3028useLoop: 141useArrayBinary: 12useArrayUtils: 181-------useList: 3703useSet: 35183useLoop: 3218useArrayBinary: 14useArrayUtils: 3125

    其实,如果查看ArrayUtils.contains的源码可以发现,他判断一个元素是否包含在数组中其实也是使用循环判断的方式。

    部分代码如下:

     if(array == null) {

     return -1;

     } else {

     if(startIndex < 0) {

     startIndex = 0;

     }

     int i;

     if(objectToFind == null) {

     for(i = startIndex; i < array.length; ++i) {

     if(array[i] == null) {

     return i;

     }

     }

     } else if(array.getClass().getComponentType().isInstance(objectToFind)) {

     for(i = startIndex; i < array.length; ++i) {

     if(objectToFind.equals(array[i])) {

     return i;

     }

     }

     }

     return -1;

     }

    所以,相比较之下,我更倾向于使用ArrayUtils工具类来进行一些合数祖相关的操作。毕竟他可以让我少写很多代码(因为自己写代码难免有Bug,毕竟apache提供的开源工具类库都是经过无数开发者考验过的),而且,效率上也并不低太多。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/qf-dd/p/10329558.html
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