Arrays工具、二维数组以及LeetCode练习题

1 Arrays

PS：Arrays位于java.util包下

int binarySearch(type[] a, type key); 

使用二分法查询 key 元素在 a 数组中的索引，如果数组不包含这个值，则返回负数。使用前要求这个数组是升序排列，才能得到正确结果。

int binarySearch(type[] a, int fromIndex, int toIndex, type key);

和上面类似，但是只从 fromIndex 到 toIndex 范围内找元素，一样要求数组是升序的。

type[] copyOf(type[] originla , int length);

复制一个数组，length 是新数组的长度。如果 length 小于原数组，则只复制前length长度的值；如果大于原数组，后面补0、false、null。

type[] copyOf(type[] originla , int from, int to);

与前面类似，但是只复制规定范围内的元素。

boolean equals(type[] a1 , type[] a2) 

如果 a1 和 a2 长度相等且元素相同，则返回 true，否则返回false。

void fill(type[] a , type val) 

该方法会把 a 数组的所有元素都赋值为val的值。

void fill(type[] , int fromIndex , int toIndex, type val)

与上方法类似，规定了范围。

void sort(type[] a) 

该方法对 a 数组的元素进行升序排列。特别的是，如果 a 是字符串数组，则按照字符串长度的升序排列。

void sort(type[] a , int fromIndex int toIndex) 

类似，仅对范围内排序。

String toString(type[] a) 

将一个数组转换成一个字符串，该方法按顺序把多个数组元素连成一个字符串，用逗号和空格分隔每个元素，外面用 '[' 、']'括起来。

2 Java 8 之后 Arrays 增强功能

下面方法中，parallel 代表可以用多 cpu 提高性能，xxx 或 Xxx 代表数据类型，比如int，double

void parallelPrefix(xxx[] array, XxxBinaryOperator op) 
void parallelPrefix(xxx[] array , int fromIndex , toIndex , XxxBinaryOperator op)

该方法使用 op 参数指定的计算公式计算得到的结果作为新的数组元素。op 计算公式包括 left 、 right 两个形参，其中 left 代表新数组中钱一个前一个索引处的元素，right 代表 array 数组中当前索引处的元素。新数组的第一个元素无须计算，直接等于 array数组的第一个元素。

void setAll(xxx[] array , IntToXxxFunction generator)

该方法用指定的生成器为所有数组元素设置值，该生成器控制数组元素的值的生成算法。

void parallelSetAll(xxx[] array , IntToXxxFunction generator)

与上方法类似，增加了并行能力，利用多 cpu 提升性能

void parallelSort (xxx[] a) 
void parallelSort (xxx[] a ， int fromIndex , int toIndex)

与之前Arrays里面的sort方法类似，增加了并行能力，可以利用多 cpu 提高性能。

增强功能的程序示例：

import java.util.Arrays;
import java.util.function.IntBinaryOperator;
import java.util.function.IntUnaryOperator;
public class ArraysTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array1 = new int[] {3, -4, 25, 16, 30, 18};
        //用Arrays类的方法排序
        Arrays.parallelSort(array1);
        System.out.println(Arrays.toString(array1));
        int[] array2 = new int[] {3, -4, 25, 16, 30, 18};
        //前一个索引的元素乘以当前元素得到新数组,需要import java.util.function.IntBinaryOperator
        Arrays.parallelPrefix(array2, new IntBinaryOperator() {
            public int applyAsInt(int left , int right) {
                return left * right;
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(array2));
        int array3[] = new int[5];
        //使用当前索引*5的方法生成元素，需要import java.util.function.IntUnaryOperator
        Arrays.parallelSetAll(array3, new IntUnaryOperator() {
             //operand 是当前索引
            public int applyAsInt(int operand) {
                return operand * 5;
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(array3));
    }
}

输出结果：

3 二维数组

3.1 二维数组原理

因为数组元素可以是引用类型，所以可以让数组作为数组的元素，这样就产生了二维数组。java 中二维数组不要求是矩阵形式。

3.2 定义二维数组

type[][] arrayName; 

其实质还是一维数组，只是数组的元素也是引用。

3.3 初始化

arrayName = new type[length][] 

这里相当于定义了 length 个type[]类型的变量。接下来继续初始化

arrayName[0] = new type[2] 

这里把一个长度为2的数组赋给前面定义的一维数组的第一个元素，此时arrayName[0][0]和arrayName[0][1]的值都是0（如果type是 int 的时候），一维数组的其它元素都是null；

一个初始化好的二维数组在内存中的示意图：

3.4 常用初始化方法

• 同时定义二维数组的两个维数（矩形数组）

int[][] arrayName = new int[3][4]

• 显示定义（静态）二维数组（不一定是矩形）

int [][] a = {{1,2},{3,4,0,9},{5,6,7}}; 
或者 
String[][] str1 = new String[][]{new String[3] , new String[]{"Hello"}}
简化版
String[][] str2 = {new String[3] , new String[]{"Hello"}}; 

4 LeetCode 练习

13.罗马数字转整数

罗马数字包含以下七种字符: I， V， X， L，C，D 和 M。

字符          数值
I             1
V             5
X             10
L             50
C             100
D             500
M             1000

例如， 罗马数字 2 写做 II ，即为两个并列的 1。12 写做 XII ，即为 X + II 。 27 写做 XXVII, 即为 XX + V + II 。

通常情况下，罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例，例如 4 不写做 IIII，而是 IV。数字 1 在数字 5 的左边，所表示的数等于大数 5 减小数 1 得到的数值 4 。同样地，数字 9 表示为 IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况：

• I 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边，来表示 4 和 9。
• X 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边，来表示 40 和 90。
• C 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边，来表示 400 和 900。

给定一个罗马数字，将其转换成整数。输入确保在 1 到 3999 的范围内。

解题思路：

遵循一个逻辑，如果某个字符代表的值大于等于它的下一个字符代表的值，则是“加”；如果小于它的下一个字符代表的值，则是“减”。注意最后一个字符没有“下一个”，一定是加。

源码：

class Solution {
    public int romanToInt(String s) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        int result = 0;
        for(int i = 0; i < ch.length; i++){
            if(i == ch.length - 1){
                result += getNum(ch[i]);
            }else if (getNum(ch[i]) >= getNum(ch[i+1])){
                result += getNum(ch[i]);
            }else{
                result -= getNum(ch[i]);
            }
        }
        return result;
    }
    
    public static int getNum(char tmp){
        switch(tmp){
            case 'M':
                return 1000;
            case 'D':
                return 500;
            case 'C':
                return 100;
            case 'L':
                return 50;
            case 'X':
                return 10;
            case 'V':
                return 5;
            case 'I':
                return 1;
        }
        return 0;
    }
}

14. 最长公共前缀

编写一个函数来查找字符串数组中的最长公共前缀。

如果不存在公共前缀，返回空字符串 ""。

源码：

class Solution {
    public String longestCommonPrefix(String[] strs) {
        String commonPrefix = "";
        int length = ~0>>>1;
        if(strs.length == 0)
            return commonPrefix;
        for (int i = 0; i < strs.length; i++){
            if(strs[i].length() < length)
                length = strs[i].length();
        }//求出最短字符长度
        /*可用这种方法求最短长度
    Arrays.sort(strs);//按长度排列
int len=Math.min(strs[0].length(),strs[strs.length-1].length());
        */
        HashMap<Integer , Character> map = new HashMap<Integer , Character>(); 
        for(int i = 0; i < strs[0].length();i++){
            map.put(i , strs[0].charAt(i));
        }//将第一个字符串每个字符加入hashmap
        outer:
        for(int i =0; i < length; i++){
            for(int j = 0; j < strs.length; j++){
                if(map.get(i) == strs[j].charAt(i)){}
                else{
                    break outer;
                }//如果和该位置字符不匹配则退出循环
            }//每完成一次循环将该位置字符加到结果上
            commonPrefix += strs[0].charAt(i);
        }
        return commonPrefix;
    }
}