如何高效地判断数组中是否包含某特定值

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如何检查一个未排序的数组中是否包含某个特定值，这是一个在Java中非常实用并且频繁使用的操作。另外，这也是Stack Overflow上面非常受关注的问题。在得票数最多的答案中，可以看到，检查数组中是否包含特定值可以用多种不同的方式实现，但是时间复杂度差别很大。下面，我将为大家展示各种方法及其需要花费的时间。

1.检查数组中是否包含特定值的四种不同方法

1）使用List：

public static boolean useList(String[] arr, String targetValue) {
return Arrays.asList(arr).contains(targetValue);
}

2）使用Set :

public static boolean useSet(String[] arr, String targetValue) {
Set<String> set = new HashSet<String>(Arrays.asList(arr));
return set.contains(targetValue);
}）

3）使用一个简单循环：

public static boolean useLoop(String[] arr, String targetValue) {
for(String s: arr){
if(s.equals(targetValue))
return true;
}
return false;
}

4）使用Arrays.binarySearch()：

注：下面的代码是错误的，这样写出来仅仅为了理解方便。binarySearch()只能用于已排好序的数组中。所以，你会发现下面结果很奇怪。

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

2.时间复杂度

通过下面的这段代码可以近似比较几个方法的时间复杂度。虽然分别搜索一个大小为5、1K、10K的数组是不够精确的，但是思路是清晰的。

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);
}

结果：

useList: 13

useSet: 72

useLoop: 5

useArraysBinarySearch: 9

对于长度为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

对于长度为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

很明显，使用简单循环的方法比使用其他任何集合效率更高。许多开发者会使用第一种方法，但是它并不是高效的。将数组压入Collection类型中，需要首先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)。