【演算法】資料結構與演算法基礎總覽（中）——刷Leetcode等演算法題時一些很實用的jdk輔助方法錦集

宋者為王發表於2021-02-07

最近重新學習資料結構與演算法以及刷leetcode演算法題時，發現不少jdk自帶的方法可以提升刷題的效率。這些小技巧不僅僅對刷演算法題帶來便利，對我們平時開發也是很有幫助的。本文以java語言為基礎，記錄了目前已經使用或看到過的一些小技巧，後續在刷題過程中，還會持續更新。

一、陣列

1、使用Arrays.sort(int[] a)進行排序

底層採用的是快速排序演算法實現的：時間複雜度為O(nlogn)，空間複雜度O(logn)，不穩定。預設是從小到大排序。

int[] arr = new int[]{2, 9, 6, 8, 4, 3};
Arrays.sort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));

列印結果：

[2, 3, 4, 6, 8, 9]

引數可以是其它基本資料型別，也可以是自定義型別，可以通過使用Comparator比較器來自定義排序順序。

例如，降序排列：

1 Integer[] arr = new Integer[]{2, 9, 6, 8, 4, 3};
2 Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {
3     @Override
4     public int compare(Integer t0, Integer t1) {
5         return t1 - t0;
6     }
7 });
8 System.out.println(Arrays.toString(arr));

列印結果：

[9, 8, 6, 4, 3, 2]

2、使用Arrays.toString(int[] arr)將陣列組合成字串

內部是通過StringBuilder + for 迴圈來實現的，該方法可以方便除錯檢視陣列的值，而無需自己手動來組裝字串。

int[] arr = new int[]{2, 9, 6, 8, 4, 3};
System.out.println(Arrays.toString(arr));

列印結果：

[2, 9, 6, 8, 4, 3]

同樣，該方法的引數陣列型別可以是其它資料型別。

3、使用Arrays.fill()一次性給陣列填充指定值

有時候我們需要將陣列中的所有元素都初始化填充為指定值，一般的做法是通過迴圈來一一賦值，這樣做顯然不夠簡潔。所幸，java sdk中提供了簡潔的方法來一步實現，如下所示：

int[] arr = new int[10];
Arrays.fill(arr,1);
System.out.println(Arrays.toString(arr));

列印結果：

[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

實際上fill()內部實現也是通過for迴圈一一賦值的，但對開發者使用而言，確實簡潔了很多。

二、ArrayList

1、使用建構函式或者addAll將一個集合中的內容新增到新的ArrayList中

//建構函式
public ArrayList(Collection<? extends E> c) 
//addAll方法
public boolean addAll(Collection<? extends E> c)

內部實現原理：ArrayList內部維護了一個陣列，無論是使用建構函式還是addAll方法，都是將給定集合中的元素複製到該陣列中。

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
List<Integer> newList1 = new ArrayList<>(list);
System.out.println(newList1);
List<Integer> newList2 = new ArrayList<Integer>();
newList2.addAll(list);
System.out.println(newList2);

列印結果：

[1, 2, 3]
[1, 2, 3]

2、ArrayList與陣列互相轉化

（1）使用list.toArray()將ArrayList轉為陣列

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
Object[] a = list.toArray();
System.out.println(Arrays.toString(a));

列印結果：

[1, 2, 3]

（2）使用Arrays.asList(陣列) 將陣列轉為ArrayList

Integer[] arr = new Integer[]{2, 9, 6, 8, 4, 3};
List<Integer> arrList = Arrays.asList(arr);
System.out.println("size=" + arrList.size() + ";arrList=" + arrList);

列印結果：

size=6;arrList=[2, 9, 6, 8, 4, 3]

3、使用Collections.reverse(list) 倒轉ArrayList中的元素

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
Collections.reverse(list);
System.out.println(list);

列印結果：

[3, 2, 1]

4、使用Set來過濾具有相同元素的list

Set<List<String>> set = new HashSet<>();
List<String> list1 = Arrays.asList("a", "b");
List<String> list2 = Arrays.asList("a", "b");
set.add(list1);
set.add(list2);
System.out.println(list1 == list2);
System.out.println(set);

列印結果：

false
[[a, b]]

從列印結果可知，list1和list2不是同一個物件，但其中包含的元素一樣（內容和順序都一樣），Set就只會儲存第一個加入的list。目前只發現set中新增的List物件時有這個特性，如果使用陣列，或者StringBuilder等引用型物件就不生效，且如果兩個list中元素順序不一致，也不會有過濾效果。

三、HashMap

1、在new HashMap物件時，初始化其中的內容

public Map<String, String> map = new HashMap() {
        {
            put("k1", "v1");
            put("k2", "v2");
        }
    };

System.out.println(map);

列印結果：

{k1=v1, k2=v2}

使用該方法後，就不用專門在某個方法中通過put來新增內容，無疑，在很多場景下可以帶來不少便利。

2、類似於ArrayList類，HashMap也可以通過建構函式或者putAll()方法，一次將已知的hashMap內容新增進來：

//方式一（map為上一節中的物件）：
Map<String,String> newMap = new HashMap(map);
//方式二：
Map<String,String> newMap = new HashMap();
newMap.putAll(map);

System.out.println(newMap);

列印結果：

{k1=v1, k2=v2}

四、字串

1、按照多個空格，對字串進行分割：split(“\\s+”)或者split(" +")

例如：

String s = "leetcode    is     very     good!";
String[] arr = s.split("\\s+"); //或者s.split(" +");
System.out.println(Arrays.toString(arr));

列印結果：

[leetcode, is, very, good!]

2、去掉字串首尾空字串：trim()

1 String s = "  ab cd   ";
2 Sytem.out.println(s.trim());

列印結果：

ab cd

3、拼接字串：join()

1 String[] strArray = {"ab","cd","ef"};
2 System.out.println(String.join(" ",strArray));

列印結果：

ab cd ef

這裡將陣列組合成字串，用“ ”連線。join的第一個引數可以替換其它的連線符號，第二個引數除了使用陣列外，還可以使用LIst，Deque等集合物件

五、位運算

機器世界計算和儲存最終使用的資料格式都是二進位制，採用位運算可以更加貼近機器語言，提高計算效率（當今計算機新能如此強的情況下，一些小範圍使用位運算提升的效率看起來肯定是微乎其微，不過使用位運算逼格肯定提升一個檔次~~）。

1、判斷奇偶

以往判斷奇偶採用的都是 x % 2 == 1 和 x % 2 == 0 ，這裡我們可以使用&運算來判斷：

(x & 1) == 1 // 說明x為奇數
(x & 1) == 0 // 說明x為偶數

例如：

System.out.println("5是奇數嗎？：" + ((5 & 1) == 1));
System.out.println("5是偶數嗎？：" + ((5 & 1) == 0));
System.out.println("4是奇數嗎？：" + ((4 & 1) == 1));
System.out.println("4是偶數嗎？：" + ((4 & 1) == 0));

列印結果：

5是奇數嗎？：true
5是偶數嗎？：false
4是奇數嗎？：false
4是偶數嗎？：true

2、除以2

以往一個數x除以2的計算方式是x / 2，這裡採用位運算的方式為：

x >> 1;//右移1位，表示除以2
x << 1;//左移1位，表示乘以2

例如：

System.out.println(5 >> 1);
System.out.println(5 << 1);

列印結果為：

2
10

（持續完善中......）

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