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中經常用到的並且非常有用的操作。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。本文將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()方法只能用於有序數組!!!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,數組的大小分別是5、1k、10k。這種方法得到的結果可能並不精確,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: 13 useSet: 72 useLoop: 5 useArraysBinarySearch: 9
使用一個長度爲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
使用一個長度爲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。許多開發人員爲了方便,都使用第一種方法,但是他的效率也相對較低。因爲將數組壓入Collection類型中,首先要將數組元素遍歷一遍,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。由於上面的數組並沒有進行排序,所以該方法不可使用。
實際上,如果你需要藉助數組或者集合類高效地檢查數組中是否包含特定值,一個已排序的列表或樹可以做到時間複雜度爲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係。
- 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於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,如果查看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;
- }
所以,相比較之下,我更傾向於使用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(因爲自己寫代碼難免有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,效率上也並不低太多。