Java中高效的判断数组中某个元素是否存在详解

一、检查数组是否包含某个值的方法

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);
}

使用循环判断

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：

public static boolean useArraysBinarySearch(String[] arr, String targetValue) {
  int a = Arrays.binarySearch(arr, targetValue);
  if(a > 0)
    return true;
  else
    return false;
}

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。

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);
}

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 = new String[1000];

Random s = new Random();
for(int i=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 = new String[10000];

Random s = new Random();
for(int i=0; i< 10000; i++){
  arr[i] = String.valueOf(s.nextInt());
}

结果：

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

小结

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)。

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。

import org.apache.commons.lang3.ArrayUtils;
public static boolean useArrayUtils(String[] arr, String targetValue) {
  return ArrayUtils.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;
    }

    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。

总结

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家学习或者使用Java能有一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流。