Java中高效判斷陣列中是否包含某個元素
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。
檢查陣列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 set = new HashSet(Arrays.asList(arr));
return set.contains(targetValue);}
使用迴圈判斷
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()方法只能用於有序陣列！！！如果陣列無序的話得到的結果就會很奇怪。
查詢有序陣列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
下面的程式碼可以大概的得出各種方法的時間成本。基本思想就是從陣列中查詢某個值，陣列的大小分別是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);}
執行結果：
useList: 13useSet: 72useLoop: 5useArraysBinarySearch: 9
使用一個長度為1k的陣列
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的陣列
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，使用一個簡單的迴圈方法比使用任何集合都更加高效。許多開發人員為了方便，都使用第一種方法，但是他的效率也相對較低。因為將陣列壓入Collection型別中，首先要將陣列元素遍歷一遍，然後再使用集合類做其他操作。
如果使用Arrays.binarySearch()方法，陣列必須是已排序的。由於上面的陣列並沒有進行排序，所以該方法不可使用。
實際上，如果你需要藉助陣列或者集合類高效地檢查陣列中是否包含特定值，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方法判斷陣列和值的關係。
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陣列進行測試，得出的結果是該方法的效率介於使用集合和使用迴圈判斷之間（有的時候結果甚至比使用迴圈要理想）。
useList: 323useSet: 3028useLoop: 141useArrayBinary: 12useArrayUtils: 181-------useList: 3703useSet: 35183useLoop: 3218useArrayBinary: 14useArrayUtils: 3125
其實，如果檢視ArrayUtils.contains的原始碼可以發現，他判斷一個元素是否包含在陣列中其實也是使用迴圈判斷的方式。
部分程式碼如下：
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程式碼（因為自己寫程式碼難免有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。
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