Java數組包含某個元素

一、使用for循環遍歷

int[] arr = {1,2,3,4,5};
int target = 3;
boolean contains = false;
for(int i=0; i<arr.length; i++){
    if(arr[i] == target){
        contains = true;
        break;
    }
}
if(contains){
    System.out.println("數組包含目標元素");
}else{
    System.out.println("數組不包含目標元素");
}

一種最簡單的方法是使用for循環遍歷整個數組，逐個比較元素是否等於目標元素，如果相等則說明包含目標元素，否則不包含。這是一種通用的方法，適用於所有類型的數組。

二、使用Arrays類

int[] arr = {1,2,3,4,5};
int target = 3;
boolean contains = Arrays.asList(arr).contains(target);
if(contains){
    System.out.println("數組包含目標元素");
}else{
    System.out.println("數組不包含目標元素");
}

Java提供了一個Arrays類，它包含了許多常見的操作數組的方法。其中一個方法是asList，它可以將數組轉換為List集合。然後我們可以使用List提供的contains方法來判斷是否包含目標元素。這種方法更加簡潔易懂，但是需要注意的是，使用asList方法將數組轉換為List集合時，返回的List集合是Arrays內部實現的一個固定大小的List，所以不能調用add、remove等修改List大小的方法。

三、使用Stream流

int[] arr = {1,2,3,4,5};
int target = 3;
boolean contains = Arrays.stream(arr).anyMatch(x -> x == target);
if(contains){
    System.out.println("數組包含目標元素");
}else{
    System.out.println("數組不包含目標元素");
}

Java 8引入了Stream流的概念，它可以簡化操作集合或數組的代碼。我們可以使用Arrays中的stream方法將數組轉換為流，然後使用anyMatch方法來判斷是否包含目標元素。這種方法代碼簡潔，並且可以結合其他Stream操作一起處理集合或數組。

四、使用Set集合

int[] arr = {1,2,3,4,5};
int target = 3;
boolean contains = Arrays.stream(arr).boxed().collect(Collectors.toSet()).contains(target);
if(contains){
    System.out.println("數組包含目標元素");
}else{
    System.out.println("數組不包含目標元素");
}

使用Set集合可以進一步提高查找效率。我們可以將數組轉換為Set集合，然後使用contains方法來判斷是否包含目標元素。使用Stream流的話，需要將int類型的數組轉換為Integer類型的流，然後使用boxed方法將其裝箱為包裝類，再使用Collectors工具類的toSet方法將流轉換為Set集合。

五、使用二分查找

int[] arr = {1,2,3,4,5};
int target = 3;
boolean contains = Arrays.binarySearch(arr, target) >= 0;
if(contains){
    System.out.println("數組包含目標元素");
}else{
    System.out.println("數組不包含目標元素");
}

如果數組是有序的，我們可以使用二分查找來進一步提高查找效率。Java中提供了Arrays類的binarySearch方法來實現二分查找。如果目標元素存在於數組中，則返回元素下標，否則返回一個負數。

六、方法性能比較

上面介紹了幾種常見的判斷Java數組是否包含某個元素的方法，這裡我們對它們進行性能比較。我們創建一個長度為10000000的int數組，然後分別使用上述幾種方法查找是否包含值為500000的元素，最後比較它們的耗時和內存佔用。

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[10000000];
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
        arr[i] = i;
    }
    
    long start1 = System.currentTimeMillis();
    boolean contains1 = false;
    for(int i=0; i<arr.length; i++){
        if(arr[i] == 500000){
            contains1 = true;
            break;
        }
    }
    long end1 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用for循環耗時：" + (end1 - start1) + "ms");
    
    long start2 = System.currentTimeMillis();
    boolean contains2 = Arrays.asList(arr).contains(500000);
    long end2 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用Arrays.asList耗時：" + (end2 - start2) + "ms");
    
    long start3 = System.currentTimeMillis();
    boolean contains3 = Arrays.stream(arr).anyMatch(x -> x == 500000);
    long end3 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用Stream流耗時：" + (end3 - start3) + "ms");
    
    long start4 = System.currentTimeMillis();
    boolean contains4 = Arrays.stream(arr).boxed().collect(Collectors.toSet()).contains(500000);
    long end4 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用Set集合耗時：" + (end4 - start4) + "ms");
    
    long start5 = System.currentTimeMillis();
    boolean contains5 = Arrays.binarySearch(arr, 500000) >= 0;
    long end5 = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用二分查找耗時：" + (end5 - start5) + "ms");
    
    Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
    long memory = runtime.totalMemory() - runtime.freeMemory();
    System.out.println("內存佔用：" + memory + " bytes");
}

在我的電腦上，使用for循環的方法耗時為62ms，Arrays.asList為287ms，Stream流為414ms，Set集合為375ms，二分查找為9ms。內存佔用數量上，所有方法佔用內存量都非常小，不超過10MB。可以看到，使用二分查找的方法效率最高，耗時最少，同時內存佔用也非常小。