要想数组用的 6,怎能不懂 java.util.Arrays
java.util.Arrays
类就是为数组而生的专用工具类,基本上常见的对数组的操作,Arrays 类都考虑到了,这让我由衷地觉得,是时候给该类的作者 Josh Bloch、Neal Gafter、John Rose 点个赞了。
(我是怎么知道作者名的?看源码就可以,小伙伴们,装逼吧)
Arrays 都可以干嘛呢?常见的有:
- 创建数组
- 比较数组
- 数组排序
- 数组检索
- 数组转流
- 打印数组
- 数组转 List
- setAll(没想好中文名)
- parallelPrefix(没想好中文名)
那接下来,小伙伴们是不是已经迫不及待想要和二哥一起来打怪进阶了。走你。
01、创建数组
使用 Arrays 类创建数组可以通过以下三个方法:
- copyOf,复制指定的数组,截取或用 null 填充
- copyOfRange,复制指定范围内的数组到一个新的数组
- fill,对数组进行填充
1)copyOf,直接来看例子:
String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
String[] revised = Arrays.copyOf(intro, 3);
String[] expanded = Arrays.copyOf(intro, 5);
System.out.println(Arrays.toString(revised));
System.out.println(Arrays.toString(expanded));
revised 和 expanded 是复制后的新数组,长度分别是 3 和 5,指定的数组长度是 4。来看一下输出结果:
[沉, 默, 王]
[沉, 默, 王, 二, null]
看到没?revised 截取了最后一位,因为长度是 3 嘛;expanded 用 null 填充了一位,因为长度是 5。
2)copyOfRange,直接来看例子:
String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
String[] abridgement = Arrays.copyOfRange(intro, 0, 3);
System.out.println(Arrays.toString(abridgement));
copyOfRange()
方法需要三个参数,第一个是指定的数组,第二个是起始位置(包含),第三个是截止位置(不包含)。来看一下输出结果:
[沉, 默, 王]
0 的位置是“沉”,3 的位置是“二”,也就是说截取了从 0 位(包含)到 3 位(不包含)的数组元素。那假如说下标超出了数组的长度,会发生什么呢?
String[] abridgementExpanded = Arrays.copyOfRange(intro, 0, 6);
System.out.println(Arrays.toString(abridgementExpanded));
结束位置此时为 6,超出了指定数组的长度 4,来看一下输出结果:
[沉, 默, 王, 二, null, null]
仍然使用了 null 进行填充。为什么要这么做呢?小伙伴们思考一下,我想是作者考虑到了数组越界的问题,不然每次调用 Arrays 类就要先判断很多次长度,很麻烦。
3)fill,直接来看例子:
String[] stutter = new String[4];
Arrays.fill(stutter, "沉默王二");
System.out.println(Arrays.toString(stutter));
使用 new 关键字创建了一个长度为 4 的数组,然后使用 fill()
方法将 4 个位置填充为“沉默王二”,来看一下输出结果:
[沉默王二, 沉默王二, 沉默王二, 沉默王二]
如果想要一个元素完全相同的数组时, fill()
方法就派上用场了。
02、比较数组
Arrays 类的 equals()
方法用来判断两个数组是否相等,来看下面这个例子:
String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
boolean result = Arrays.equals(new String[] { "沉", "默", "王", "二" }, intro);
System.out.println(result);
boolean result1 = Arrays.equals(new String[] { "沉", "默", "王", "三" }, intro);
System.out.println(result1);
输出结果如下所示:
true
false
指定的数组为沉默王二四个字,比较的数组一个是沉默王二,一个是沉默王三,所以 result 为 true,result1 为 false。
简单看一下 equals()
方法的源码:
public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) {if (a==a2)return true;if (a==null || a2==null)return false;int length = a.length;if (a2.length != length)return false;for (int i=0; i<length; i++) {if (!Objects.equals(a[i], a2[i]))return false;}return true;
}
因为数组是一个对象,所以先使用“==”操作符进行判断,如果不相等,再判断是否为 null,两个都为 null,返回 false;紧接着判断 length,不等的话,返回 false;否则的话,依次调用 Objects.equals()
比较相同位置上的元素是否相等。
感觉非常严谨,这也就是学习源码的意义,鉴赏的同时,学习。
除了 equals()
方法,还有另外一个诀窍可以判断两个数组是否相等,尽管可能会出现误差(概率非常小)。那就是 Arrays.hashCode()
方法,先来看一下该方法的源码:
public static int hashCode(Object a[]) {if (a == null)return 0;int result = 1;for (Object element : a)result = 31 * result + (element == null ? 0 : element.hashCode());return result;
}
哈希算法本身是非常严谨的,所以如果两个数组的哈希值相等,那几乎可以判断两个数组是相等的。
String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };System.out.println(Arrays.hashCode(intro));
System.out.println(Arrays.hashCode(new String[] { "沉", "默", "王", "二" }));
来看一下输出结果:
868681617
868681617
两个数组的哈希值相等,毕竟元素是一样的。但这样确实不够严谨,优先使用 Objects.equals()
方法。
03、数组排序
Arrays 类的 sort()
方法用来判断两个数组是否相等,来看下面这个例子:
String[] intro1 = new String[] { "chen", "mo", "wang", "er" };
String[] sorted = Arrays.copyOf(intro1, 4);
Arrays.sort(sorted);
System.out.println(Arrays.toString(sorted));
由于排序会改变原有的数组,所以我们使用了 copyOf()
方法重新复制了一份。来看一下输出结果:
[chen, er, mo, wang]
可以看得出,按照的是首字母的升序进行排列的。基本数据类型是按照双轴快速排序的,引用数据类型是按照 TimSort 排序的,使用了 Peter McIlroy 的“乐观排序和信息理论复杂性”中的技术。
04、数组检索
数组排序后就可以使用 Arrays 类的 binarySearch()
方法进行二分查找了。否则的话,只能线性检索,效率就会低很多。
String[] intro1 = new String[] { "chen", "mo", "wang", "er" };
String[] sorted = Arrays.copyOf(intro1, 4);
Arrays.sort(sorted);
int exact = Arrays.binarySearch(sorted, "wang");
System.out.println(exact);
int caseInsensitive = Arrays.binarySearch(sorted, "Wang", String::compareToIgnoreCase);
System.out.println(caseInsensitive);
binarySearch()
方法既可以精确检索,也可以模糊检索,比如说忽略大小写。来看一下输出结果:
3
3
排序后的结果是 [chen, er, mo, wang]
,所以检索出来的下标是 3。
05、数组转流
Stream 流非常强大,需要入门的小伙伴可以查看我之前写的一篇文章:
一文带你入门Java Stream流,太强了
Arrays 类的 stream()
方法可以将数组转换成流:
String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
System.out.println(Arrays.stream(intro).count());
还可以为 stream()
方法指定起始下标和结束下标:
System.out.println(Arrays.stream(intro, 1, 2).count());
如果下标的范围有误的时候,比如说从 2 到 1 结束,则程序会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: origin(2) > fence(1)at java.base/java.util.Spliterators.checkFromToBounds(Spliterators.java:387)
06、打印数组
关于数组的打印方式,我之前单独写过一篇文章:
打印Java数组最优雅的方式是什么?
里面谈了很多种数组打印的方式,因为数组是一个对象,直接 System.out.println
的话,结果是这样的:
[Ljava.lang.String;@3d075dc0
那最优雅的方式,其实文章里面已经出现过很多次了,就是 Arrays.toString()
:
public static String toString(Object[] a) {if (a == null)return "null";int iMax = a.length - 1;if (iMax == -1)return "[]";StringBuilder b = new StringBuilder();b.append('[');for (int i = 0; ; i++) {b.append(String.valueOf(a[i]));if (i == iMax)return b.append(']').toString();b.append(", ");}
}
小伙伴可以好好欣赏一下这段源码,感觉考虑得非常周到。
07、数组转 List
尽管数组非常强大,但它自身可以操作的工具方法很少,比如说判断数组中是否包含某个值。转成 List 的话,就简便多了。
String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
List<String> rets = Arrays.asList(intro);
System.out.println(rets.contains("二"));
不过需要注意的是,Arrays.asList()
返回的是 java.util.Arrays.ArrayList
,并不是 java.util.ArrayList
,它的长度是固定的,无法进行元素的删除或者添加。
rets.add("三");
rets.remove("二");
执行这两个方法的时候,会抛出异常:
Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationExceptionat java.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:153)at java.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:111)
要想操作元素的话,需要多一步转化:
List<String> rets1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(intro));
rets1.add("三");
rets1.remove("二");
08、setAll
Java 8 新增了 setAll()
方法,它提供了一个函数式编程的入口,可以对数组的元素进行填充:
int[] array = new int[10];
Arrays.setAll(array, i -> i * 10);
System.out.println(Arrays.toString(array));
这段代码什么意思呢?i 就相当于是数组的下标,值从 0 开始,到 9 结束,那么 i * 10
就意味着 0 * 10 开始,到 9 * 10 结束,来看一下输出结果:
[0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90]
比之前的 fill()
方法强大多了,对吧?不再填充的是相同的元素。
09、parallelPrefix
parallelPrefix()
方法和 setAll()
方法一样,也是 Java 8 之后提供的,提供了一个函数式编程的入口,通过遍历数组中的元素,将当前下标位置上的元素与它之前下标的元素进行操作,然后将操作后的结果覆盖当前下标位置上的元素。
int[] arr = new int[] { 1, 2, 3, 4};
Arrays.parallelPrefix(arr, (left, right) -> left + right);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
上面代码中有一个 Lambda 表达式((left, right) -> left + right
),需要入门的小伙伴可以查看我之前写的一篇文章:
Lambda 表达式入门,看这篇就够了
那为了让小伙伴看得更明白一些,我们把上面这段代码稍微改造一下:
int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4};
Arrays.parallelPrefix(arr, (left, right) -> {System.out.println(left + "," + right);return left + right;
});
System.out.println(Arrays.toString(arr));
先来看一下输出结果:
1,2
3,3
6,4
[1, 3, 6, 10]
也就是说, Lambda 表达式执行了三次:
- 第一次是 1 和 2 相加,结果是 3,替换下标为 1 的位置
- 第二次是 3 和 3 相加,结果是 6,也就是第一次的结果和下标为 2 的元素相加的结果
- 第三次是 6 和 4 相加,结果是 10,也就是第二次的结果和下标为 3 的元素相加的结果
有点强大,对吧?
10、总结
好了,我亲爱的小伙伴们,以上就是本文的全部内容了,能看到这里的都是最优秀的程序员,二哥必须要为你点个赞。
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