检查一个未排序的数组中是否包含某个特定值

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：

1
2
3
4
   
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)。