在Java中如何高效判断数组中是否包含某个元素

来源： hollischuang（@Hollis_Chuang）
链接：http://www.hollischuang.com/archives/1269

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

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、使用循环判断

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()
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;}

5、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:  13useSet:  72useLoop:  5useArraysBinarySearch:  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:  112useSet:  2055useLoop:  99useArrayBinary:  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:  1590useSet:  23819useLoop:  1526useArrayBinary:  12

6、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）

7、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:  323useSet:  3028useLoop:  141useArrayBinary:  12useArrayUtils:  181useList:  3703useSet:  35183useLoop:  3218useArrayBinary:  14useArrayUtils:  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。