数组 工具类 Arrays API
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数组 工具类 Arrays API相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
Arrays 数组工具类
public class Arrays extends Object
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public class Arrays extends Object
此类包含用来操作数组(比如排序和搜索)的各种方法。此类还包含一个允许将数组作为列表来查看的静态工厂。
除非特别注明,否则如果指定数组引用为 null,则此类中的方法都会抛出 NullPointerException。
此类是 Java Collections Framework 的成员。
asList 方法
static <T> List<T> asList(T... a) 返回一个受指定数组支持的固定大小的列表。
- 对返回列表的更改会“直接写”到数组。
- 此方法同 Collection.toArray() 一起,充当了基于数组的 API 与基于 collection 的 API 之间的桥梁。
- 返回的列表是可序列化的,并且实现了 RandomAccess。
- 此方法还提供了一个创建固定长度的列表的便捷方法,该列表被初始化为包含多个元素:List<String> stooges = Arrays.asList("Larry", "Moe", "Curly");
asList 方法的实现原理:
public static <T> List<T> asList(T... a) {
return new ArrayList<>(a);//注意,这里的ArrayList不是我们通常用的ArrayList,而是Arrays类中定义的一个内部类
}
private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, java.io.Serializable {
private final E[] a;
ArrayList(E[] array) {
a = Objects.requireNonNull(array);//如果 array 为 null 抛出 NullPointerException,否则直接将 array 的引用赋给 a
//因为 a 和 array 这两个数组引用的是同一块内存地址,且后续对此 ArrayList 的操作实际都是对 a 的操作,所以也会影响到原始数组
}
}
//因为此 ArrayList 没有重新 AbstractList 中的 add、remove、clear等方法,所以不能调用这几个方法,否则都是直接抛出异常
public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
public void add(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
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public static <T> List<T> asList(T... a) {
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return new ArrayList<>(a);//注意,这里的ArrayList不是我们通常用的ArrayList,而是Arrays类中定义的一个内部类
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}
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private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, java.io.Serializable {
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private final E[] a;
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ArrayList(E[] array) {
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a = Objects.requireNonNull(array);//如果 array 为 null 抛出 NullPointerException,否则直接将 array 的引用赋给 a
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//因为 a 和 array 这两个数组引用的是同一块内存地址,且后续对此 ArrayList 的操作实际都是对 a 的操作,所以也会影响到原始数组
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}
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}
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//因为此 ArrayList 没有重新 AbstractList 中的 add、remove、clear等方法,所以不能调用这几个方法,否则都是直接抛出异常
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public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
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public void add(int index, E element) {
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throw new UnsupportedOperationException();
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}
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}
asList 方法的使用时的注意事项:
String[] array = new String[] { "a", "b", };
List<String> mList = Arrays.asList(array);
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String[] array = new String[] { "a", "b", };
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List<String> mList = Arrays.asList(array);
//1、不可以将 List 强转为 ArrayList .从上述源码分析可知,这两个 ArrayList 并不是同一个类,所以不能强转
ArrayList<String> list2 = (ArrayList<String>) list;//ClassCastException: java.util.Arrays$ArrayList cannot be cast to java.util.ArrayList
//2、对返回列表的更改会“直接写”到数组,所以当修改转换后的集合中的元素时,原始数组中的元素也会更改
mList.set(0, "包青天");
System.out.println(Arrays.toString(array));//[包青天, b]
//3、因为数组的长度不能改变,所以对转换而来的集合的长度改变的操作都是不合法的,会报 java.lang.UnsupportedOperationException
mList.remove(0);//此 ArrayList 没有
mList.add("111");
list.clear();
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//1、不可以将 List 强转为 ArrayList .从上述源码分析可知,这两个 ArrayList 并不是同一个类,所以不能强转
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ArrayList<String> list2 = (ArrayList<String>) list;//ClassCastException: java.util.Arrays$ArrayList cannot be cast to java.util.ArrayList
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//2、对返回列表的更改会“直接写”到数组,所以当修改转换后的集合中的元素时,原始数组中的元素也会更改
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mList.set(0, "包青天");
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System.out.println(Arrays.toString(array));//[包青天, b]
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//3、因为数组的长度不能改变,所以对转换而来的集合的长度改变的操作都是不合法的,会报 java.lang.UnsupportedOperationException
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mList.remove(0);//此 ArrayList 没有
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mList.add("111");
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list.clear();
sort 方法
- static void sort(byte[] a) 对指定的 byte、char、double、float、int、long、short 型数组按数字升序进行排序。
- static void sort(byte[] a, int fromIndex, int toIndex) 指定范围,包括fromIndex ,不包括toIndex
- static void sort(Object[] a) 根据元素的自然顺序对指定对象数组按升序进行排序。
- static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) 根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组进行排序。
String[] array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", "a" };
Arrays.sort(array);//集合中不能有 null ,否则会报NullPointerException,这种情况下需要自定义比较器
System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, a, aa, ab, b, c]
array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", "a" };
Arrays.sort(array, 0, 3);//只对 0-2 这三个元素排序
System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, b, c, ab, aa, a]
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String[] array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", "a" };
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Arrays.sort(array);//集合中不能有 null ,否则会报NullPointerException,这种情况下需要自定义比较器
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System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, a, aa, ab, b, c]
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array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", "a" };
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Arrays.sort(array, 0, 3);//只对 0-2 这三个元素排序
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System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, b, c, ab, aa, a]
自定义比较器:
String[] array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", null, "a" };
Comparator<String> c = (o1, o2) -> {
if (o1 == null) {
return 1;//把 null 放在最后面
} else {
if (o2 == null) {
return -1;//把 null 放在最后面
} else {
if (o1.length() != o2.length()) {
return o1.length() - o2.length();
} else {
return o1.compareTo(o2);
}
}
}
};
Arrays.sort(array, c);
System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, a, b, c, aa, ab]
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String[] array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", null, "a" };
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Comparator<String> c = (o1, o2) -> {
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if (o1 == null) {
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return 1;//把 null 放在最后面
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} else {
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if (o2 == null) {
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return -1;//把 null 放在最后面
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} else {
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if (o1.length() != o2.length()) {
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return o1.length() - o2.length();
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} else {
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return o1.compareTo(o2);
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};
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Arrays.sort(array, c);
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System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, a, b, c, aa, ab]
binarySearch 方法
static int binarySearch(byte[] a, byte key) 使用二分搜索法来搜索指定的 byte、char、double、float、int、long、short、Object、T 型数组,以获得指定的值。
static int binarySearch(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key) 搜索指定范围内的元素,包括fromIndex ,不包括toIndex
- 必须在进行此调用之前通过 Arrays.sort(byte[]) 方法对数组进行排序,如果没有对数组进行排序,则结果是不确定的。
- 返回:
- 如果它包含在数组中,则返回搜索键的索引;否则返回【-(插入点) - 1】
- 插入点 被定义为将键插入数组的那一点:即第一个大于此键的元素索引,如果数组中的所有元素都小于指定的键,则为 a.length。注意,这保证了当且仅当此键被找到时,返回的值将 >= 0。
- 如果数组包含多个带有指定值的元素,则无法保证找到的是哪一个。
- 注意:使用前必须先使用sort(arr)方法对数组进行排序,否则,任何返回的结果都是不明确的。
源码分析:
public static int binarySearch(byte[] a, byte key) {
return binarySearch0(a, 0, a.length, key);
}
public static int binarySearch(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key) {
rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);//检查 fromIndex 和 toIndex 的值是否合法,不合法抛出相应的异常
return binarySearch0(a, fromIndex, toIndex, key);
}
private static int binarySearch0(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key) {
int low = fromIndex;//最小位置
int high = toIndex - 1;//最大位置
while (low <= high) {
int mid = (low + high) >>> 1;//中间位置
byte midVal = a[mid];//中间位置的值
if (midVal < key) {//若中间位置的值小于要查询的值,向右边继续找
low = mid + 1;//最小位置=中间位置+1,最大位置不变
} else if (midVal > key) {//若中间位置的值大于要查询的值,向左边继续找
high = mid - 1;//最大位置=中间位置-1,最小位置不变
} else {
return mid; //否则这就是要找到的值
}
}
return -(low + 1); //如果没找到返回的值
}
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public static int binarySearch(byte[] a, byte key) {
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return binarySearch0(a, 0, a.length, key);
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}
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public static int binarySearch(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key) {
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rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);//检查 fromIndex 和 toIndex 的值是否合法,不合法抛出相应的异常
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return binarySearch0(a, fromIndex, toIndex, key);
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private static int binarySearch0(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key) {
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int low = fromIndex;//最小位置
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int high = toIndex - 1;//最大位置
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while (low <= high) {
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int mid = (low + high) >>> 1;//中间位置
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byte midVal = a[mid];//中间位置的值
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if (midVal < key) {//若中间位置的值小于要查询的值,向右边继续找
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low = mid + 1;//最小位置=中间位置+1,最大位置不变
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} else if (midVal > key) {//若中间位置的值大于要查询的值,向左边继续找
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high = mid - 1;//最大位置=中间位置-1,最小位置不变
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} else {
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return mid; //否则这就是要找到的值
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}
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}
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return -(low + 1); //如果没找到返回的值
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}
二分查找的思想:
二分查找又称折半查找,优点是比较次数少,查找速度快,平均性能好;缺点是要求待查表为有序表,且插入删除困难。因此,折半查找方法适用于不经常变动而查找频繁的有序列表。
查找过程(假设表中元素是按升序排列):
- 首先,将表中间位置记录的关键字与查找关键字比较
- 如果两者相等,则查找成功,否则利用中间位置记录将表分成前、后两个子表
- 如果中间位置记录的关键字大于查找关键字,则进一步查找前一子表,否则进一步查找后一子表
- 重复以上过程,直到找到满足条件的记录,则查找成功;或直到子表不存在为止,此时查找不成功
二分查找的时间复杂度:
- 二分查找的基本思想是将 n 个元素分成大致相等的两部分,首先将 a[n/2] 与 x 做比较,如果 x=a[n/2],则找到 x,算法中止;
- 如果 x<a[n/2],则只要在数组 a 的左半部分继续搜索 x;如果x>a[n/2],则只要在数组a的右半部搜索x。
- 时间复杂度无非就是 while 循环的次数!总共有 n 个元素,渐渐比较下去就是 n,n/2,n/4,....n/2^k(值代表剩余的可比较元素的个数),其中k就是循环的次数。由于你 n/2^k 取整后 >=1,即令 n/2^k=1,可得k=log2n(是以2为底,n的对数),所以时间复杂度可以表示O()=O(logn)
二分查找的使用注意事项:
- 必须在调用之前对数组进行升序排序(必须是升序排序,使用自定义排序得到的结果可能是不满足预期的),否则任何查询结果都是不确定的(原因看源码)
- 如果数组包含多个带有指定值的元素,(即使排序后也)无法保证找到的是哪一个(原因看源码)
- 如果没找到目标, 它产生负返回值,表示若要保持数组的排序状态此元素所应该插入的位置,返回值为【-(插入点下标+1)】(原因看源码)
String[] array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", "a" };
Arrays.sort(array);
System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, a, aa, ab, b, c]
System.out.println(Arrays.binarySearch(array, "b"));//4
System.out.println(Arrays.binarySearch(array, "a"));//0
System.out.println(Arrays.binarySearch(array, "ac"));//-5【-(4+1)】
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String[] array = new String[] { "c", "a", "b", "ab", "aa", "a" };
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Arrays.sort(array);
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System.out.println(Arrays.toString(array));//[a, a, aa, ab, b, c]
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System.out.println(Arrays.binarySearch(array, "b"));//4
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System.out.println(Arrays.binarySearch(array, "a"));//0
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System.out.println(Arrays.binarySearch(array, "ac"));//-5【-(4+1)】
copyOf、copyOfRange 方法
- static boolean[] copyOf(boolean[] original, int newLength) 复制指定的 byte、char、double、float、int、long、short、T 型数组,截取或用 0或false或字符null或null 填充(如有必要),以使副本具有指定的长度。
- 对于在原数组和副本中都有效的所有索引,这两个数组将包含相同的值。
- 对于在副本中有效而在原数组无效的所有索引,副本将包含 0或false或字符null或null。
- 当且仅当指定长度大于原数组的长度时,这些索引存在。
- 所得数组和原数组属于完全相同的类。
- 参数:original - 要复制的数组;newLength - 要返回的副本的长度
- 返回:原数组的副本,截取或用 0或false或字符null或null 填充以获得指定的长度
- static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) 复制指定的数组,截取或用 null 填充(如有必要),以使副本具有指定的长度。所得数组属于 newType 类。
- static boolean[] copyOfRange(boolean[] original, int from, int to) 指定范围,包括from ,不包括to
- static <T,U> T[] copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType) 指定范围,包括from,不包括to
Array.copyOf() 通常用于,通过复制指定数组内容并以默认值填充未知的内容,以达到扩容的目的
源码分析:
public static long[] copyOf(long[] original, int newLength) {
long[] copy = new long[newLength];//先定义一个指定长度的数组
//再通过 System.arraycopy() 方法将原始数组中的内容复制到上面定义的数组,然后直接返回
System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
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public static long[] copyOf(long[] original, int newLength) {
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long[] copy = new long[newLength];//先定义一个指定长度的数组
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//再通过 System.arraycopy() 方法将原始数组中的内容复制到上面定义的数组,然后直接返回
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System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));
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return copy;
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}
对于有泛型的两个方法:
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] //直接构造 Object数组
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); //通过反射方式构造指定类型的数组
System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); //和上面一样
return copy;
}
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public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
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return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
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}
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public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
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("unchecked")
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T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] //直接构造 Object数组
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: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); //通过反射方式构造指定类型的数组
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System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); //和上面一样
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return copy;
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}
由此可见,copyOf 的核心算法还是 System.arraycopy 方法。
测试代码:
String[] array = new String[] { "c", "a", };
String[] array2 = Arrays.copyOf(array, 1);
String[] array3 = Arrays.copyOf(array, 3);
String[] array4 = Arrays.copyOfRange(array, 0, 1);
System.out.println(Arrays.toString(array2) + " " + Arrays.toString(array3) + " " + Arrays.toString(array4));//[c] [c, a, null] [c]
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String[] array = new String[] { "c", "a", };
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String[] array2 = Arrays.copyOf(array, 1);
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String[] array3 = Arrays.copyOf(array, 3);
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String[] array4 = Arrays.copyOfRange(array, 0, 1);
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System.out.println(Arrays.toString(array2) + " " + Arrays.toString(array3) + " " + Arrays.toString(array4));//[c] [c, a, null] [c]
Object[] array = new Object[] { 1, 2 };
Integer[] array2 = Arrays.copyOf(array, 3, Integer[].class); //不能用于 int[] 等基本类型的数组,因为泛型不支持基本类型
System.out.println(Arrays.toString(array2));//[1, 2, null]
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Object[] array = new Object[] { 1, 2 };
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Integer[] array2 = Arrays.copyOf(array, 3, Integer[].class); //不能用于 int[] 等基本类型的数组,因为泛型不支持基本类型
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System.out.println(Arrays.toString(array2));//[1, 2, null]
equals 和 deepEquals
static boolean equals(boolean[] a, boolean[] a2) 如果指定 byte、char、double、float、int、long、short、Object 型数组相等,返回 true。
- 如果两个数组包含相同数量的元素,并且两个数组中的所有相应元素对都是相等的,则认为这两个数组是相等的。
- 换句话说,如果两个数组以相同顺序包含相同的元素,则两个数组是相等的。
- 此外,如果两个数组引用都为 null,则认为它们是相等的。
static boolean deepEquals(Object[] a1, Object[] a2) 如果指定 byte、char、double、float、int、long、short、Object 数组是深层相等的,返回 true
- 与 equals(Object[],Object[]) 方法不同,此方法适用于任意深度的嵌套数组。
- 如果两个数组引用均为 null,或者它们引用了包含相同元素数量的数组,并且两个数组中的所有相应元素对都是深层相等的,则认为这两个数组引用是深层相等的。
- 如果指定数组中的任意一个数组,直接或间接通过一个或多个数组级别,包含数组本身作为其元素,则此方法的行为是不确定的。
测试代码(具体规律简单看一下就明白了):
String[] b = { "b" };
String[] b2 = { "b" };
String[] qt = { "qt" };
String[][] name1 = { b, qt };
String[][] name2 = { b, qt };
System.out.println(Arrays.equals(name1, name2) + " " + Arrays.deepEquals(name1, name2));// true true
System.out.println(Arrays.equals(b2, b) + " " + Arrays.deepEquals(b2, b));// true true
String[][] name3 = { { "b" }, { "qt" } };
String[][] name4 = { { "b" }, { "qt" } };
System.out.println(Arrays.equals(name3, name4) + " " + Arrays.deepEquals(name3, name4));// false true
String[][] name5 = { b };
String[][] name6 = { b2 };
System.out.println(Arrays.equals(name5, name6) + " " + Arrays.deepEquals(name5, name6));// false true
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String[] b = { "b" };
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String[] b2 = { "b" };
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String[] qt = { "qt" };
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String[][] name1 = { b, qt };
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String[][] name2 = { b, qt };
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System.out.println(Arrays.equals(name1, name2) + " " + Arrays.deepEquals(name1, name2));// true true
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System.out.println(Arrays.equals(b2, b) + " " + Arrays.deepEquals(b2, b));// true true
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String[][] name3 = { { "b" }, { "qt" } };
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String[][] name4 = { { "b" }, { "qt" } };
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System.out.println(Arrays.equals(name3, name4) + " " + Arrays.deepEquals(name3, name4));// false true
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String[][] name5 = { b };
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String[][] name6 = { b2 };
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System.out.println(Arrays.equals(name5, name6) + " " + Arrays.deepEquals(name5, name6));// false true
如果要比较多维数组的内容是否相同,必须使用deepEquals方法,否则结果可能不符合预期!
fill 方法
static void fill(boolean[] a, boolean val) 将指定的 byte、char、double、float、int、long、short、Object 值分配给指定 ** 类型数组的每个元素。
static void fill(boolean[] a, int fromIndex, int toIndex, boolean val) 指定范围,包括fromIndex ,不包括toIndex。注意,如果 fromIndex==toIndex,则填充范围为空。
static void fill(boolean[] a, int fromIndex, int toIndex, boolean val) 指定范围,包括fromIndex ,不包括toIndex。注意,如果 fromIndex==toIndex,则填充范围为空。
String[] b = { "b", "t", "t" };
Arrays.fill(b, "包");
System.out.println(Arrays.toString(b));//[包, 包, 包]
Arrays.fill(b, 1, 2, "青");// toIndex 不能用 1 ,因为 fromIndex==toIndex 时填充范围为空
Arrays.fill(b, 2, b.length, "天");//toIndex 不能大于 b.length,否则报 ArrayIndexOutOfBoundsException
System.out.println(Arrays.toString(b));//[包, 青, 天]
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String[] b = { "b", "t", "t" };
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Arrays.fill(b, "包");
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System.out.println(Arrays.toString(b));//[包, 包, 包]
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Arrays.fill(b, 1, 2, "青");// toIndex 不能用 1 ,因为 fromIndex==toIndex 时填充范围为空
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Arrays.fill(b, 2, b.length, "天");//toIndex 不能大于 b.length,否则报 ArrayIndexOutOfBoundsException
6
System.out.println(Arrays.toString(b));//[包, 青, 天]
toString deepToString 方法
static String toString(boolean[] a) Returns a string representation表示 of the contents of the specified指定的 byte、char、double、float、int、long、short、Object array.- 对于参数为基本类型数据的重载方法:
- The string representation consists of由**组成 a list of the array‘s elements, enclosed in包围在 square brackets方括号 ("[]"). Adjacent elements相邻的元素 are separated分割 by the characters ", " (a comma逗号 followed by a space空格).
- Elements are converted转换 to strings as by String.valueOf(boolean). Returns "null" if a is null.
- 对于参数为 Object 的重载方法:
- If the array contains other arrays as elements, they are converted to strings by the Object.toString() method inherited from继承自 Object, which describes描述 their identities标识 rather than而不是 their contents.
- The value returned by this method is equal to the value that would be returned by Arrays.asList(a).toString(), unless a is null, in which case "null" is returned.
- Returns: a string representation of a
- 如果数组包含作为元素的其他数组,则字符串表示形式包含其内容(注意,这种情况toString不包含其内容,而只包含其描述)。
- 此方法是为了将多维数组转换为字符串而设计的。
- 如果元素 e 是一个基本类型的数组,则通过调用 Arrays.toString(e) 的适当重载将它转换为字符串。如果元素 e 是一个引用类型的数组,则通过递归调用此方法将它转换为字符串。
- 为了避免无限递归,如果指定数组包含本身作为其元素,或者包含通过一个或多个数组级别对其自身的间接引用,则将自引用转换为字符串 "[...]"。
- 如果指定数组为 null,则此方法返回 "null"。
String[][] name = { { "b" }, { "qt" } };
System.out.println(Arrays.toString(name) + " " + Arrays.deepToString(name));
//[[Ljava.lang.String;@15db9742, [Ljava.lang.String;@6d06d69c] [[b], [qt]]
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String[][] name = { { "b" }, { "qt" } };
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System.out.println(Arrays.toString(name) + " " + Arrays.deepToString(name));
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//[[Ljava.lang.String;@15db9742, [Ljava.lang.String;@6d06d69c] [[b], [qt]]
hashCode deepHashCode 方法
static int hashCode(boolean[] a) 基于指定 byte、char、double、float、int、long、short、Object 数组的内容返回哈希码。- 对于任何两个满足 Arrays.equals(a, b) 的非 null 型数组 a 和 b,也可以说 Arrays.hashCode(a) == Arrays.hashCode(b)。
- 此方法返回的值与在 List 上调用 hashCode 方法获得的值相同,该 List 包含以相同顺序表示 a 数组元素的 Integer 实例的序列。
- 如果 a 为 null,则此方法返回 0。
String[][] name = { { "b" }, { "qt" } };
System.out.println(Arrays.hashCode(name) + " " + Arrays.deepHashCode(name));//312355675 8610
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String[][] name = { { "b" }, { "qt" } };
2
System.out.println(Arrays.hashCode(name) + " " + Arrays.deepHashCode(name));//312355675 8610
2018-7-4
以上是关于数组 工具类 Arrays API的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章