Java中高效的判斷數(shù)組中某個(gè)元素是否存在詳解

更新時(shí)間：2016年11月13日 15:32:34 投稿：daisy

相信大家在操作Java的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)要檢查一個(gè)數(shù)組(無(wú)序)是否包含一個(gè)特定的值？這是一個(gè)在Java中經(jīng)常用到的并且非常有用的操作。同時(shí)，這個(gè)問(wèn)題在Stack Overflow中也是一個(gè)非常熱門的問(wèn)題。本文將分析幾種常見用法及其時(shí)間成本，有需要的朋友們可以參考借鑒。

一、檢查數(shù)組是否包含某個(gè)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(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(wú)序的話得到的結(jié)果就會(huì)很奇怪。

查找有序數(shù)組中是否包含某個(gè)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(shí)間復(fù)雜度

下面的代碼可以大概的得出各種方法的時(shí)間成本。基本思想就是從數(shù)組中查找某個(gè)值，數(shù)組的大小分別是5、1k、10k。這種方法得到的結(jié)果可能并不精確，但是是最簡(jiǎn)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(yùn)行結(jié)果：

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

使用一個(gè)長(zhǎng)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(jié)果：

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

使用一個(gè)長(zhǎng)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(jié)果：

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

小結(jié)

顯然，使用一個(gè)簡(jiǎn)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(duì)較低。因?yàn)閷?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(jìn)行排序，所以該方法不可使用。

實(shí)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(gè)已排序的列表或樹可以做到時(shí)間復(fù)雜度為O(log(n))，hashset可以達(dá)到O(1)。

使用ArrayUtils

除了以上幾種以外，Apache Commons類庫(kù)中還提供了一個(gè)ArrayUtils類，可以使用其contains方法判斷數(shù)組和值的關(guān)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(zhǎng)度的數(shù)組進(jìn)行測(cè)試，得出的結(jié)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(shí)候結(jié)果甚至比使用循環(huán)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(shí)，如果查看ArrayUtils.contains的源碼可以發(fā)現(xiàn)，他判斷一個(gè)元素是否包含在數(shù)組中其實(shí)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) {
          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，相比較之下，我更傾向于使用ArrayUtils工具類來(lái)進(jìn)行一些合數(shù)祖相關(guān)的操作。畢竟他可以讓我少寫很多代碼（因?yàn)樽约簩懘a難免有Bug，畢竟apache提供的開源工具類庫(kù)都是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)開發(fā)者考驗(yàn)過(guò)的），而且，效率上也并不低太多。

總結(jié)

好了，以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家學(xué)習(xí)或者使用Java能有一定的幫助，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流。

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