怎样高效地去判断Array中是否包含某个值？

Posted 2020-08-17

问题

怎样去判断Array（无序）中是否包含某个值呢？

这是一个在Java中经常被问到的问题。它也是Stack Overflow上投票前几的一个问题。下面将展示投票前几的几个回答，这些回答使用不同的方式解决了这个问题，但是，时间复杂度也是各有不同的。

四种解决方法

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Loop

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

使用ArraysBinarySearch，这个方法只适用于已排序的Array

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

这大概的运行时间可以通过下面的代码进行衡量。这基本的思路是通过在大小分别为5,1k，10k的Array中进行查找。这个方法可能不够精确，但是这个思路还是很简单清晰的。

注:测试环境为win7-64+JDK1.6

使用Array大小为5

public static void main(String[] args) { 
System.out.println("---------array size is 5-----------");
    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+" 毫秒");
    //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+" 毫秒");
    //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+" 毫秒");
    //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+" 毫秒");  
} 

结果：

---------array size is 5-----------
useList: 10 毫秒
useSet: 66 毫秒
useLoop: 4 毫秒
useArrayBinary: 4 毫秒 

### 使用Array大小为1k

 System.out.println("---------array size is 1k----------");
    String[] arr = new String[1000];
    Random s = new Random();
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
      arr[i] = String.valueOf(s.nextInt());
    } 

结果：

---------array size is 1k----------
useList: 762 毫秒
useSet: 7549 毫秒
useLoop: 677 毫秒
useArrayBinary: 14 毫秒 

使用Array大小为10k

System.out.println("---------array size is 10k---------");
    String[] arr = new String[10000];
    Random s = new Random();
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
      arr[i] = String.valueOf(s.nextInt());
    } 

结果：

---------array size is 10k---------
useList: 7395 毫秒
useSet: 126341 毫秒
useLoop: 5776 毫秒
useArrayBinary: 17 毫秒

总结

从测试的结果可以清楚地知道，使用简单的Loop比使用集合操作更加有效 。许多开发者使用List方式，但是那并不高效。把Array放到另一个Collection中需要读取Array中的所有元素，这将花费不少的时间。

使用Arrays.binarySearch()的前提是这Array必须是有序的。

实际上，如果你真正需要高效地去判断Array/Collection中是否包含某个值，一个排序了的List或者Tree的时间复杂度为O(log(n))，或者用HashSet，它的时间复杂度为O(1)。

原文链接：http://www.programcreek.com/2014/04/check-if-array-contains-a-value-java/
翻译：crane-yuan
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