[瘋狂Java]陣列：Arrays（陣列工具類）

1. Arrays工具類簡介：

    1) 是Java提供的專門用來運算元組的工具類，裡面有一大堆靜態方法（演算法）來運算元組，低位就相當於C++ STL的<algorithm>庫，只不過Arrays裡面全部都是運算元組的演算法，於此類似的是Collections工具類，裡面全部都是操作集合的演算法；

    2) 裡面大致分為兩類方法，一類是單線方法（用於單執行緒處理陣列），另一類是多線演算法（大多以parallel作為字首，可以充分利用現代CPU多核並行的特點多執行緒處理陣列，特別是對於那些規模非常龐大的陣列）；

！！接下來介紹的全部都是Arrays工具類的static靜態工具方法；

！！所有的from - to的區間都是左閉右開的！！即[from, to)；

！！單線方法：

2. 查詢：

    1) int binarySearch(type[] a, typekey);  // 在陣列a中二分查詢元素key，返回第一個找到的key的索引

    2) int binarySearch(type[] a, int fromIndex, int toIndex, typekey); // 鎖定索引範圍[from, to)內二分查詢

！！二分查詢的前提是陣列已經升序排列好了，如果key沒找到則返回-1；

3. 排序：

    1) void sort(type[] a);  // 對a升序排列

    2) void sort(type[] a, int fromIndex, int toIndex);  // 對區間[from, to)升序排列

！！Arrays的sort並沒有提供指定降序排列的引數，如果非要降序那就倒序迭代構造一個新的陣列了！

4. 相等比較：boolean equals(type[] a, type[] a2);  // 只有兩個陣列長度相等，並且每個元素也對應相等時才會返回true

！！對於排序、查詢、相等比較，如果陣列元素的型別是自定義型別則必須要實現compareTo方法可以讓這些演算法對陣列元素進行比較才行！和C++的<、==過載的道理是一樣的；

4. 拷貝：

    1) type[] copyOf(type[] original, int length); // 賦值original陣列的前length個元素形成一個新陣列返回，如果length大於original的長度，那麼多出來的部分系統自動賦予預設值（0/null）；

    2) type[] copyOfRange(type[] original, int from, int to);  // 拷貝[from, to)區間，如果to超出original的長度，那麼超出部分賦予0/null；

！！除此之外，如果填拷貝的量特別巨大，則應該考慮使用作業系統的memcpy系統呼叫了，畢竟系統呼叫的記憶體填充（複製）的效率是最最高的，Java的將該系統呼叫包裝在System裡（System本身就表示OS平臺，OS的很多系統呼叫都在該類中有包裝器），其靜態方法arraycopy就是memscpy的包裝：

static native void System.arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                        Object dest, int destPos,
                                        int length);

！意思非常明確，就是將src從srcPos開始的length長度拷貝到dest從destPos開始的位置處，其引數跟memcpy是一致的；

5. 填充：

    1) void fill(type[] a, type val);  // 整個陣列填充val

    2) void fill(type[] a, int fromIndex, int toIndex, type val); // 區間填充

6. 連綴成字串：String toString(type[] a);  // 分別呼叫各個元素的toString，將各個結果連綴成一個完整的String返回，中間用", "（逗號+空格分隔）；

！！如果陣列元素是自定義型別就必須自己實現toString方法才行；

！！多線方法：都以parallel作為字首，表示平行計算

7. 排序：

    1) void parallelSort(type[] a);

    2) void parallelSort(type[] a, int fromIndex, int toIndex);

8. 二元迭代：

    1) void parallelPrefix(type[] a, int from, int to, typeBinaryOperator op);

        i. 表示將陣列a的[from, to)進行typeBinaryOperator的二元迭代；

        ii. 其中BinaryOperator就是二元操作符的意思；

        iii. 該方法的意思其實就是以下程式碼：

static void parallelPrefix(type[] a, int from, int to, TypeBinaryOperator op) {
	for (int i = from; i < to; i++) {
		type left = (i == 0)? 1: a[i - 1]; // 對於第一個元素left = 1
		type right = a[i];
		a[i] = left op right;
	}
}

！即從頭到尾逐個按照left op right的方式更新，那更新後的值繼續迭代下一個元素

        iv. 其中typeBinaryOperator表示二元運演算法，type目前基本支援Java的基礎型別（int、double等），該運演算法其實是一個函式式介面，裡面只有一個方法：

public interface TypeBinaryOperator {

    type applyAsInt(type left, type right);

}

！！例如上面的如果想使用連乘迭代那就可以直接用Lambda表示式：Arrays.parallelPrefix(arr, 1, 5, (left, right) -> left * right);就行了；

    2) 不指定區間的版本：void parallelPrefix(type[] a, typeBinaryOperator op); // 預設區間就是全部[0, length] == [0, length + 1)；

！！如果是陣列[1, 2, 3, 4, 5]進行全區間的連乘迭代，得到的結果就是[1, 2, 6, 24, 120]；

9. 填充：

    1) void parallelSetAll(type[] a, TypeUnaryOperator op);

    2) 該方法就是用填充演算法為陣列a的每個元素賦值；

    3) UnaryOperator是一元運算子的意思，之所以是一元是因為該方法預設用元素的索引來生成該元素的值，該介面也是一個函式式介面：

public interface TypeUnaryOperator {

    type applyAsInt(type operand); // 利用索引生成一個值，如何生成自己定義
}

    4) 該方法的意思就是：

static void parallelSetAll(Type[] a, TypeUnaryOperator op) {
	for (int i = 0; i < a.length; i++) {
		a[i] = op(i);
	}
}

    5) 例如：Arrays.parallelSetAll(a, index -> index * 5); // 一個長度為5的int陣列其填充結果就是[0, 5, 10, 15, 20]