在Java中如何高效判断数组中是否包含某个元素

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

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

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。

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。

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