数据结构 ArrayList 中的高效搜索答案

【问题标题】：Efficient search in datastructure ArrayList数据结构 ArrayList 中的高效搜索
【发布时间】：2013-06-21 03:38:25
【问题描述】：

我有一个包含我的节点的 ArrayList。节点具有源、目标和成本。现在我必须遍历整个 ArrayList。这会持续超过 1000 个节点。因此，我尝试按来源对列表进行排序。但是为了在列表中找到相应的对，我尝试了二进制搜索。不幸的是，这仅在我想比较源或目标时才有效。但我必须比较两者才能得到正确的配对。是否有另一种有效搜索 ArrayList 的可能性？

【问题讨论】：

如何进行搜索？你必须匹配这对的两个项目？或者您需要能够搜索仅匹配每对项目之一的记录？
我在我提供的答案中添加了一些代码。我希望它会被证明是有用的！
数据从何而来？你在 1000 个节点中使用的数据，你从哪里得到的？
能否请您查看答案并接受一个如果您认为它对您有用吗？如果没有，请留下更多的cmets！

标签： java android search data-structures quadtree

【解决方案1】：

很遗憾，没有。 ArrayLists 不能被有效地搜索。它们用于存储数据而不是搜索数据。如果您只想知道是否包含某个项目，我建议您使用HashSet，因为对于 ArrayList，查找的时间复杂度为 O(1) 而不是 O(n)（假设您已经实现了一个功能equals 对象的方法）。

如果您想快速搜索对象，我建议使用Dictionnary 的实现，例如HashMap。如果您能负担得起空间要求，您可以拥有多个映射，每个映射都有不同的键，以便快速查找对象，无论您必须搜索什么键。请记住，查找还需要实现正确的equals 方法。不幸的是，这要求每个密钥都是唯一的，在您的情况下这可能不是一个好主意。

但是，您可以使用HashMap为每个源存储一个以键控源作为源的节点列表。您可以对成本和目标执行相同的操作。这样，您可以大大减少需要迭代的节点数量。对于几乎没有连接的网络，这应该被证明是一个很好的解决方案。

private HashMap<Source, ArrayList<Node>> sourceMap = new HashMap<Source, ArrayList<Node>>();
private HashMap<Target, ArrayList<Node>> targetMap = new HashMap<Target, ArrayList<Node>>();
private HashMap<Cost, ArrayList<Node>> costMap = new HashMap<Cost, ArrayList<Node>>();

/** Look for a node with a given source */
for( Node node : sourceMap.get(keySource) )
{
    /** Test the node for equality with a given node. Equals method below */
    if(node.equals(nodeYouAreLookingFor) { return node; }
}

为了确保您的代码能够正常工作，请务必覆盖equals 方法。我知道我已经说过了，但这是一个非常常见的错误。

@Override
public boolean equals(Object object)
{ 
    if(object instanceof Node)
    {
        Node node = (Node) object;
        if(source.equals(node.getSource() && target.equals(node.getTarget()))
        {
            return true;
        }
    } else {
        return false;
    }
}

如果您不这样做，测试将简单地比较可能相等或可能不相等的引用，具体取决于您处理对象的方式。

编辑：只需阅读您的平等基础。 equals 方法应该在您的节点类中实现。但是，要使其正常工作，您还需要为源和目标实现和覆盖 equals 方法。也就是说，如果它们是对象。但请注意，如果他们也是 Nodes，这可能会导致跨整个网络的相当多的测试。

更新：添加了代码以反映 cmets 中代码的用途。

ArrayList<Node> matchingNodes = sourceMap.get(desiredSourde).retainAll(targetMap.get(desiredTarget));

【讨论】：

这实际上不是我想要的。我现在创建了一个 Map>。所以现在我有一个源 = 3 和目标 = 6 的节点因此我必须搜索以找到唯一一个源为 3 且目标为 6 的元素。因为也可以有一个源为 3 的节点目标是 8。
因错误重发评论！是的，但是您必须搜索的集合大大减少了。我建议您按照我记下的方式尝试，然后执行以下操作：获取源为 3 的所有节点的集合，获取目标为 8 的所有节点，获取两组的交集。然后，您将拥有一个包含所有节点的集合，其中源为 3，目标为 8。对于交集，请查看 Java 的 retainAll(List) 方法。如果你愿意，我可以提供一个例子！
仅供参考，从 Java 7 开始，您不再需要冗长、多余的 HashMap<Source, ArrayList<Node>> sourceMap = new HashMap<Source, ArrayList<Node>>();。相反，您可以写：HashMap<Source, ArrayList<Node>> sourceMap = new HashMap<>();

【解决方案2】：

您可以创建一个帮助类来存储源-目标对：

class SourceTarget {

    public final Source source; // public fields are OK when they're final and immutable.
    public final Target target; // you can use getters but I'm lazy
                                // (don't give this object setters. Map keys should ideally be immutable)

    public SourceTarget( Source s, Target t ){
        source = s;
        target = t;
    }

    @Override
    public boolean equals( Object other ){
        // Implement in the obvious way (only equal when both source and target are equal
    }

    @Override
    public int hashCode(){
        // Implement consistently with equals
    }
}

然后将你的东西存储在HashMap<SourceTarget, List<Node>> 中，每个源-目标对映射到恰好具有该源-目标对的节点列表。要检索只需使用

List<Node> results = map.get( new SourceTarget( node.source, node.target ) );

除了创建一个辅助类之外，您还可以使用 Zim-Zam 的答案中的比较器和一个 TreeMap<Node,List<Node>> 与一个代表 Node 对象作为 SourceTarget 对。

【讨论】：

【解决方案3】：

您可以创建两个 ArrayList。第一个按源排序，第二个按目标排序。然后你可以在对应的List上使用binarySearch按源或目标进行搜索。

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以使用.compareTo() 方法来比较您的节点。

【讨论】：

我用 compareTo() 进行了尝试，但我需要确保源和目标与我正在比较的节点中的相同。因此用 compareTo() 是不可能的。

【解决方案5】：

您需要将源和目标组合成一个比较器，例如

compare(T o1, T o2) {
    if(o1.source < o2.source) { return -1; }
    else if(o1.source > o2.source) { return 1; }
    // else o1.source == o2.source
    else if(o1.target < o2.target) { return -1; }
    else if(o1.target > o2.target) { return 1; }
    else return 0;
}

【讨论】：