【数据结构与算法】2 - 3 Arrays 类
§2-3 Arrays 类
2-3.1 Arrays 类概述及常用方法
Arrays 类位于 java.util 包下，提供了许多操作数组的方法，例如排序和查找。该类中还包含了一个静态工厂方法，允许将数组转换为列表。
由于数组本身并不具有方法，因此操作数组时可以使用 Arrays 类中的方法。该类不可被实例化，但是其所有方法都为静态方法，可供外界在无需实例化的情况下调用。
静态方法：
Arrays 类中对不同类型的数组，对方法进行了多种重载，此处仅以整型数组为例，详见官方帮助文档。
| 静态方法 | 描述 |
|---|---|
String toString() |
返回数组内容的字符串表示 |
int binarySearch(int[] a, int key)int binarySearch(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int key) |
使用二分查找算法，查找指定数组中的给定关键字，返回其索引 |
int[] copyOf(int[] original, int newLength) |
拷贝数组，截短或用该类型的默认值扩充（若必要的话），使得新数组具有给定长度 |
int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to) |
将原数组的给定范围复制到新数组中 |
void fill(int[] a, int val) |
使用给定的值填充整个数组（所有元素） |
void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) |
使用给定的值填充数组的给定范围 |
void sort(int[] a) |
升序排序指定数组 |
void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) |
对给定数组的指定范围作升序排序（左闭右开） |
void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) |
使用比较器所推导的排序方式，对指定数组作排序 |
void sort(T[] a, int fromIndex, int toIndex, Comparator<? super T> c) |
使用比较器所推导的排序方式，对指定数组的指定范围作排序 |
注意：
binarySearch()方法不仅要求数组有序，且必须为升序排列；binarySearch()方法查找不存在的关键字时，设该关键字在数组中应当插入的索引为i（插入点），则其返回- i - 1；sort()方法（非比较器方法）所使用的排序算法为 Vladimir Yaroslavskiy, Jon Bentley 和 Joshua Bloch 的双轴快速排序（Dual-pivot Quicksort），这种排序通常比单轴快速排序更快；Comparator<T>是一个接口，当方法参数传入的是接口，应当传入其实现类对象，通常我们会选择在方法的传入参数处定义一个匿名内部类；Comparator<T>同时也是一个函数式接口，可使用 Lambda 表达式；
2-3.2 sort() 传入接口（比较器）的重载使用方法
使用须知：
Comparator<T>是一个函数式接口，作为参数传入时应当传入其实现类对象，或写成 Lambda 表达式；- 由于这个实现类只需要使用一次，因此没有必要为此单独编写一个实现类，可使用内部类的形式传递；
- 该重载方法只能给引用数据类型数组进行排序，若为基本数据类型，则应使用其对应包装类；
接口中的唯一抽象方法：
实现类对象中只需要重写该方法即可。
int compare(T o1, T o2);
底层原理：
首先先来简单地介绍该方法的底层原理。
- 该方法使用直接插入排序 + 二分查找，认为 0 索引处的数据有序，其后所有元素均为无序排列；
- 遍历无序序列，得到无序元素，然后使用二分查找查找该元素的插入点，并将该元素与插入点的数据做比较；
- 比较时会调用
compare()方法，若返回值为非负数（0 和正数），则表示该元素应当位于插入点后面；若为负数，则该元素应当位于插入点前面； - 对于默认升序排序算法，
compare()方法返回非负数，表示当前元素较大，应放在后面（为零表示相等，也放在后面）；返回负数，表示当前元素较小，应当放在前面； compare()方法中的两个形参，o1指的是无序元素，而o2指的是有序元素；为此，升序排列应当o1 - o2，降序应当o2 - o1；
示例：升序排列
//演示序列
//不接受基本数据类型，应当使用包装类
Integer[] arr = {2, 3, 1, 5, 6, 7, 8, 4, 9};
System.out.println("原数组：" + Arrays.toString(arr));
System.out.println("===============");
Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1 - o2;
}
});
System.out.println("===============");
System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(arr));
降序排列：
//演示序列
//不接受基本数据类型，应当使用包装类
Integer[] arr = {2, 3, 1, 5, 6, 7, 8, 4, 9};
System.out.println("原数组：" + Arrays.toString(arr));
System.out.println("===============");
Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o2 - o1;
}
});
System.out.println("===============");
System.out.println("排序后：" + Arrays.toString(arr));
2-3.3 Lambda 表达式
函数式编程：函数式编程（functional programming），是一种编程思想。不同于面向对象的编程思想，它忽略了面向对象的复杂语法，强调做什么，而不是谁去做。
Lambda 表达式就是函数式编程思想的体现。
Lambda 表达式：Lambda 表达式是 JDK 8 后支持的一种新的语法形式，其基本语法为：
() -> {}
其中，() 为方法的形参，-> 是固定格式，{} 是方法体。
Lambda 表达式特点：可推导，可省略
- 类型声明可选：参数的类型可省略，编译器可统一识别参数值；
- 参数圆括号可选：当参数只有一个时，圆括号可省略；
- 大括号、返回关键字与分号可选：当方法体有且只有一句时，方法体大括号、
return关键字、分号可省略，若要省略，必须同时一起省略；
使用条件：Lambda 表达式只能用于简化函数式接口的匿名内部类写法。
函数式接口：有且只有一个抽象方法的接口成为函数式接口（functional interface），可用 @FunctionalInterface 注解。
使用 Lambda 表达式简化 compare() 方法：完整的 Lambda 表达式
Arrays.sort(arr, (Integer o1, Integer o2) -> {
return o1 - o2;
});
使用进一步简化的 Lambda 表达式简化上述语句：
Arrays.sort(arr, ((o1, o2) -> o1 - o2));
案例演示：使用该重载的 sort() 方法，对字符串数组排序，要求按字符串长度升序排序列。
Arrays.sort(arr, (o1, o2) -> o1.length() - o2.length());
浙公网安备 33010602011771号