在Java中如何高效判斷數(shù)組中是否包含某個元素

千鋒程序員筆記 2020-02-21

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　　如何檢查一個數(shù)組(無序)是否包含一個特定的值?這是一個在Java中經(jīng)常用到的并且非常有用的操作。同時，這個問題在Stack Overflow中也是一個非常熱門的問題。在投票比較高的幾個答案中給出了幾種不同的方法，但是他們的時間復雜度也是各不相同的。本文將分析幾種常見用法及其時間成本。

　　檢查數(shù)組是否包含某個值的方法

　　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) {

　　Setset = new HashSet(Arrays.asList(arr));

　　return set.contains(targetValue);}

　　使用循環(huán)判斷

　　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()方法只能用于有序數(shù)組!!!如果數(shù)組無序的話得到的結果就會很奇怪。

　　查找有序數(shù)組中是否包含某個值的用法如下：

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

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

　　if(a > 0)

　　return true;

　　else

　　return false;}

　　時間復雜度

　　下面的代碼可以大概的得出各種方法的時間成本?；舅枷刖褪菑臄?shù)組中查找某個值，數(shù)組的大小分別是5、1k、10k。這種方法得到的結果可能并不精確，但是是最簡單清晰的方式。

　　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);}

　　運行結果：

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

　　使用一個長度為1k的數(shù)組

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

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

　　結果：

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

　　使用一個長度為10k的數(shù)組

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

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

　　結果：

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

　　總結

　　顯然，使用一個簡單的循環(huán)方法比使用任何集合都更加高效。許多開發(fā)人員為了方便，都使用第一種方法，但是他的效率也相對較低。因為將數(shù)組壓入Collection類型中，首先要將數(shù)組元素遍歷一遍，然后再使用集合類做其他操作。

　　如果使用Arrays.binarySearch()方法，數(shù)組必須是已排序的。由于上面的數(shù)組并沒有進行排序，所以該方法不可使用。

　　實際上，如果你需要借助數(shù)組或者集合類高效地檢查數(shù)組中是否包含特定值，一個已排序的列表或樹可以做到時間復雜度為O(log(n))，hashset可以達到O(1)。

　　使用ArrayUtils

　　除了以上幾種以外，Apache Commons類庫中還提供了一個ArrayUtils類，可以使用其contains方法判斷數(shù)組和值的關系。

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

　　return ArrayUtils.contains(arr,targetValue);}

　　同樣使用以上幾種長度的數(shù)組進行測試，得出的結果是該方法的效率介于使用集合和使用循環(huán)判斷之間(有的時候結果甚至比使用循環(huán)要理想)。

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

　　其實，如果查看ArrayUtils.contains的源碼可以發(fā)現(xiàn)，他判斷一個元素是否包含在數(shù)組中其實也是使用循環(huán)判斷的方式。

　　部分代碼如下：

　　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) {