在Java中如何高效的判断数组中是否包含某个元素

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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

publicstaticbooleanuseList(String[] arr, String targetValue) {

returnArrays.asList(arr).contains(targetValue);

}

使用Set

publicstaticbooleanuseSet(String[] arr, String targetValue) {

Set set =newHashSet(Arrays.asList(arr));

returnset.contains(targetValue);

}

使用循环判断

publicstaticbooleanuseLoop(String[] arr, String targetValue) {

for(String s: arr){

if(s.equals(targetValue))

returntrue;

}

returnfalse;

}

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:

publicstaticbooleanuseArraysBinarySearch(String[] arr, String targetValue) {

inta =  Arrays.binarySearch(arr, targetValue);

if(a >0)

returntrue;

else

returnfalse;

}

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。

publicstaticvoidmain(String[] args) {

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

//use list

longstartTime = System.nanoTime();

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

useList(arr,"A");

}

longendTime = System.nanoTime();

longduration = endTime - startTime;

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

//use set

startTime = System.nanoTime();

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

useArraysBinarySearch(arr,"A");

}

endTime = System.nanoTime();

duration = endTime - startTime;

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

}

运行结果:

useList:13

useSet:72

useLoop:5

useArraysBinarySearch:9

使用一个长度为1k的数组

String[] arr =newString[1000];

Random s =newRandom();

for(inti=0; i<1000; i++){

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

}

结果:

useList:112

useSet:2055

useLoop:99

useArrayBinary:12

使用一个长度为10k的数组

String[] arr =newString[10000];

Random s =newRandom();

for(inti=0; i<10000; i++){

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

}

结果:

useList:1590

useSet:23819

useLoop:1526

useArrayBinary: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)。

(英文原文结束,以下是译者注)

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。

importorg.apache.commons.lang3.ArrayUtils;

publicstaticbooleanuseArrayUtils(String[] arr, String targetValue) {

returnArrayUtils.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:323

useSet:3028

useLoop:141

useArrayBinary:12

useArrayUtils:181

-------

useList:3703

useSet:35183

useLoop:3218

useArrayBinary:14

useArrayUtils: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;

}

inti;

if(objectToFind ==null) {

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

if(array[i] ==null) {

returni;

}

}

}elseif(array.getClass().getComponentType().isInstance(objectToFind)) {

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

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

returni;

}

}

}

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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