作者：二青

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本章主要介紹一下 java.util.Arrays類的重點方法，包括怎么使用及實現原理。這是一個算法類，主要是輔助數組類實現一些排序、搜索等功能，同時也支持數組到List的轉換。本章系Java之美[從菜鳥到高手演練]系列之Arrays類及其方法分析，如果有任何問題，歡迎通過上面任何一種方式與我聯系！

排序

本文使用JDK1.8.0_25進行測試，請朋友們注意版本區別，因為不同的JDK實現是略有區別的。Arrays.sort()方法，對于基本數據類型采用DualPivotQuicksort（多路快排）進行排序，對于引用類型的數組，采用MergeSort（歸并排序）進行排序，下面我們分別來講一下這兩類排序算法。

對基本類型數組的排序

Java中的八種基本數據類型，除了boolean，其它七種都是可以且有需求進行排序的，如果一個數組是單一的基礎類型，形如int[] data, long data[]都可以直接使用Arrays.sort()進行排序。對于所有可排序的基本類型，都是采用DualPivotQuicksort來進行排序的。首先來看個例子：

package com.adam.java.algo.arrays;import java.util.Arrays; import org.junit.Test;public class ArraysBasicTest {@Testpublic void testSortInteger() {int data[] = { 10, 8, 9, 1, 2, 5, 98, 3, 7, 66 };Arrays.sort(data);for (int i : data) {System.out.print(i + " ");}}@Testpublic void testSortChar() {char data[] = { 'D', 'B', 'E', 'C', 'H', 'A', 'Y', 'G', 'I', 'O' };Arrays.sort(data);for (char i : data) {System.out.print(i + " ");}} }

輸出：

1 2 3 5 7 8 9 10 66 98?

A B C D E G H I O Y?

這里我們要看一下Arrays.sort()采用的算法了，我們查看下JDK源碼。

/*** Sorts the specified array into ascending numerical order.** <p>Implementation note: The sorting algorithm is a Dual-Pivot Quicksort* by Vladimir Yaroslavskiy, Jon Bentley, and Joshua Bloch. This algorithm* offers O(n log(n)) performance on many data sets that cause other* quicksorts to degrade to quadratic performance, and is typically* faster than traditional (one-pivot) Quicksort implementations.** @param a the array to be sorted*/public static void sort(int[] a) {DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);}

發現所有的基本排序都是直接使用DualPivotQuicksort.sort()進行的，因此，我們有必要了解一下DualPivotQuicksort的原理。基本思想就是：

元素個數從1-47，則直接使用插入排序進行排序。

元素個數從47-286，則使用多路快速排序。

元素個數大于286，則使用歸并排序

這里我們研究下多路快排的原理，首先我們回顧一下經典快排是怎么實現的。

經典快排實現思路：

1. 找一個中軸，一般情況選取數組的第一個元素。

2. 定義兩個指針，分別指向最左邊和最右邊，從右邊開始遍歷，如果大于中軸，則右邊指針左移一位，如果小于中軸，則互換位置；同理再從左邊開始和中軸比較，如果小于中軸，指針向右移動，如果大于中軸，則互換位置。

3. 一趟排序下來，中軸左邊的都小于中軸，右邊的都大于中軸。

4.遞歸的對子數組進行如上操作，不穩定，時間復雜度最優情況O(nlogn)，最壞情況為基本有序時為O(n2)。關于快排的詳細說明，請參考另一篇博文。

多路快排實現思路：

1. 選取兩個中軸P1, P2。

2. 假設P1<P2，否則交換。

3. 過程中原數組會分為四個部分：小于中軸1，大于中軸2，介于兩個中軸之間，未排序部分（剛開始除了兩個中軸，其它元素都屬于這部分）。

4. 開始后，從未排序部分選取一個數，和兩個中軸作比較，然后放到合適的位置，一直到未排序部分無數據，結束一趟排序。

5. 遞歸地處理子數組，穩定排序，時間復雜度穩定為O(nlogn)。

對引用類型的數組排序

我們舉個例子，對User類型的數組，根據年齡進行排序，此處用到Comparator接口，更多關于Comparator的介紹，請點擊。

新建一個User類：

package com.adam.java.algo.arrays;public class User {private String name;private String gender;private int age;public User(String name, String gender, int age) {this.name = name;this.gender = gender;this.age = age;}/*** @return the name*/public String getName() {return name;}/*** @param name* the name to set*/public void setName(String name) {this.name = name;}/*** @return the gender*/public String getGender() {return gender;}/*** @param gender* the gender to set*/public void setGender(String gender) {this.gender = gender;}/*** @return the age*/public int getAge() {return age;}/*** @param age* the age to set*/public void setAge(int age) {this.age = age;}}

再建一個排序類：

package com.adam.java.algo.arrays;import java.util.Comparator;public class UserComparator implements Comparator<User> {@Overridepublic int compare(User o1, User o2) {return o1.getAge() - o2.getAge();}}

測試：

package com.adam.java.algo.arrays;import java.util.Arrays;public class ArraysTest {public static void main(String[] args) {User[] users = new User[]{new User("egg", "male", 26), new User("Kity", "Female", 25), new User("Pole", "male", 23), new User("Jack", "male", 28)};Arrays.sort(users, new UserComparator());for (User user : users) {System.out.println("name: " + user.getName() + " ,age: "+user.getAge());}}}

輸出：

name: Pole ,age: 23 name: Kity ,age: 25 name: egg ,age: 26 name: Jack ,age: 28

這就是一個簡單的對引用類型的數組排序的例子，在JDK1.8中，對引用類型的排序，采用的歸并排序的算法。

在JDK1.8中，對于排序方法，還引入了parallelSort()，每個sort()都有對應的并行排序方法，當數組元素個數大于2的13次（8196）后采用parallelSort()。

搜索

在用二分搜索對一個已經有序的數組進行查找，如果存在，返回key在該數組中的位置，如果不存在，返回負數，值為：-插入點-1，舉個例子：

假設一個排好序的數組是：1,6,8,10,12，如果key為7，則返回值為-3，因為7應該插入到6,8之間，所以插入點為2（下標從0開始），所以返回值為-2-1=-3。

ArrayToList

這方面，是將一個數組，轉換成一個list形式，注意：通常情況下，如果該數組是int型的，如int[[ data，這種情況會出現并不是直接將該數組中的所有元素轉成新的list的所有元素，而是將整個數組，轉成list的一個元素，這是一種特殊情況，將類型int改成Integer就可以避免了。此處感謝網友@ Java我人生指正！ /*** Returns a fixed-size list backed by the specified array. (Changes to* the returned list "write through" to the array.) This method acts* as bridge between array-based and collection-based APIs, in* combination with {@link Collection#toArray}. The returned list is* serializable and implements {@link RandomAccess}.** <p>This method also provides a convenient way to create a fixed-size* list initialized to contain several elements:* <pre>* List<String> stooges = Arrays.asList("Larry", "Moe", "Curly");* </pre>** @param <T> the class of the objects in the array* @param a the array by which the list will be backed* @return a list view of the specified array*/@SafeVarargs@SuppressWarnings("varargs")public static <T> List<T> asList(T... a) {return new ArrayList<>(a);}
根據注釋得知，返回的新list是個定長的list，而且并不可以就行添加或者刪除元素，否則報：java.lang.UnsupportedOperationException異常。這是為什么？因為此處的ArrayList并非我們常用的java.util.ArrayList類，而是Arrays類的一個內部類，因為繼承了AbstractList，所有可以和list相互轉換，但是不具備add和remove等操作。

CopyOf

Arrays.copyOf()用來進行數組的復制，返回一個全新的數組，可以傳入一個參數來定義新數組的大小，如果傳入的數小于原來的數組長度，則直接把原數組多余的部分剪掉，如果傳入的值大于原數組，則新數組多余的部分補默認值（對于int類型的，補0）。 對于java.util.Arrays類，暫時就介紹到這兒，有感興趣的讀者可以多讀讀JDK的源碼，有任何問題，歡迎與我聯系： 個人站點： zhangerqing.cn?? ?郵箱：xtfggef@gmail.com ? ?微博： Sina Visitor System

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java之美[从菜鸟到高手演练]之Arrays类及其方法分析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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