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如何檢查一個數組(無序)是否包含一個特定的值?這是一個在Java中經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,但是他們的時間複雜度也是各不相同的。本文将分析幾種常見用法及其時間成本。
檢查數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) {
Set<String> set = new HashSet<String>(Arrays.asList(arr));
return set.contains(targetValue);
}
使用循環判斷
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()方法隻能用于有序數組!!!如果數組無序的話得到的結果就會很奇怪。
查找有序數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;
}
時間複雜度
下面的代碼可以大概的得出各種方法的時間成本。基本思想就是從數組中查找某個值,數組的大小分别是5、1k、10k。這種方法得到的結果可能并不精确,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);
}
運作結果:
useList: 13
useSet: 72
useLoop: 5
useArraysBinarySearch: 9
使用一個長度為1k的數組
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: 112
useSet: 2055
useLoop: 99
useArrayBinary: 12
使用一個長度為10k的數組
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: 1590
useSet: 23819
useLoop: 1526
useArrayBinary: 12
總結
顯然,使用一個簡單的循環方法比使用任何集合都更加高效。許多開發人員為了友善,都使用第一種方法,但是他的效率也相對較低。因為将數組壓入Collection類型中,首先要将數組元素周遊一遍,然後再使用集合類做其他操作。
如果使用Arrays.binarySearch()方法,數組必須是已排序的。由于上面的數組并沒有進行排序,是以該方法不可使用。
實際上,如果你需要借助數組或者集合類高效地檢查數組中是否包含特定值,一個已排序的清單或樹可以做到時間複雜度為O(log(n)),hashset可以達到O(1)。
(英文原文結束,以下是譯者注)
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判斷之間(有的時候結果甚至比使用循環要理想)。
useList: 323
useSet: 3028
useLoop: 141
useArrayBinary: 12
useArrayUtils: 181
-------
useList: 3703
useSet: 35183
useLoop: 3218
useArrayBinary: 14
useArrayUtils: 3125
其實,如果檢視ArrayUtils.contains的源碼可以發現,他判斷一個元素是否包含在數組中其實也是使用循環判斷的方式。
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) {
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;
}
是以,相比較之下,我更傾向于使用ArrayUtils工具類來進行一些合數祖相關的操作。畢竟他可以讓我少寫很多代碼(因為自己寫代碼難免有Bug,畢竟apache提供的開源工具類庫都是經過無數開發者考驗過的),而且,效率上也并不低太多。