获取数组中元素索引的快速方法是什么？ [复制]答案

【问题标题】：What is the fast way of getting an index of an element in an array? [duplicate]获取数组中元素索引的快速方法是什么？ [复制]
【发布时间】：2011-03-30 20:29:48
【问题描述】：

我在一次采访中被问到这个问题。虽然面试的是网点职位，但他还是在java的上下文中问了我这个问题，因为我在简历中也提到了java。

如何在数组中找到值为 X 的元素的索引？

我说过从第一个元素迭代到最后一个元素并检查值是否为 X 会给出结果。他询问了一种涉及较少迭代次数的方法，我说使用二进制搜索，但这仅适用于排序数组。我试着在 Array 类中使用 IndexOf 函数。但是我这边没有回答这个问题。

有什么快速的方法可以获取数组中值为 X 的元素的索引吗？

【问题讨论】：

听起来像是面试候选人恕我直言的错误方式
@Samuel_xL 为什么？这个问题有什么问题？
我认为 indexOf 方法也会对 Array 进行迭代。不要认为有任何这样快速的方法。
如果你能以某种方式在 java 中实现 Grover 算法，那么你可以做得更好。我猜你需要一个对底层量子计算机的 JNI 调用。不独立于平台。
@emory：时间旅行也很具体。

标签： c# java .net

【解决方案1】：

只要不了解数组（它是排序的？升序还是降序？等等），就没有办法在不检查每个元素的情况下找到一个元素。

另外，这正是indexOf 所做的（使用列表时）。

【讨论】：

"... 没有检查每一个直到你找到它。"，实际上。如果您的元素是第一个元素，则无需检查数组/列表中的每个元素。
对不起，我认为这很明显！任何不介意他的实现的人都不值得运行它......
但这并不意味着它不能更快地完成，即通过并行化。
并行化可能更快。如果该项目位于数组的开头附近，那么与刚开始搜索数组时相比，您将执行更多的工作来并行化任务。平行化并不是让一切变得更快的灵丹妙药，它肯定更适合大型任务，但存在开销成本，使其对小型任务的效率降低。

【解决方案2】：

如何在数组中找到值为 X 的元素的索引？

这会很快：

int getXIndex(int x){ 我的数组[0] = x; 返回0； }

【讨论】：

您的函数应该接收数组作为参数。除此之外，很好的答案（这也说明了 TDD 的一种危险）:)
我必须开始这样写我的代码——这样可以节省很多时间。
@fortran，您确实意识到点赞按钮的悬停帮助说“有用”而不是“有趣”，是吗？我完全是为了幽默，但除非它带有一个实际有用的答案，否则最好留在评论中:-)

【解决方案3】：

一种更快找到它的实用方法是并行处理。

只需将数组分成 N 个部分，并将每个部分分配给一个线程，该线程遍历其部分的元素，直到找到值。 N 最好是处理器的内核数。

【讨论】：

好主意。但是使用处理器的核心数量来扩展它真的有用吗？ VM 不会在所有内核之间平均分配线程，还是这样？
java 为此提供了 ParallelArray（通用）和 ParallelLongArray（原始）。 gee.cs.oswego.edu/dl/jsr166/dist/extra166ydocs/extra166y/…。 indexOf 操作是使用 N 分区方案实现的。
@f1sh - 在实践中（在 Windows 上，我的大部分经验都在其中），当使用大小为可用内核数量的 ForkJoinPool 时，您会发现所有内核的 cpu 使用率可以接近 100%。与单线程情况相比，这还为您提供了使用更多 L1 缓存的好处，因为 L1 通常专用于每个内核/内核对。
那是虚拟机的职责。一般来说，在多核 CPU 上使用多个线程应该总是比只使用一个线程快。（这忽略了划分数组和启动线程的开销。数组当然应该足够大以证明并行化的合理性）。
为了获得更高的并行性，您始终可以将工作分配给一两个 GPU：jcuda.de

【解决方案4】：

如果无法进行二分搜索（因为数组未排序）并且您没有某种高级搜索索引，那么我能想到的唯一方法不是 O(n) 是项在数组中的位置是项本身的函数（例如，如果数组是[10, 20, 30, 40]，则元素n 的位置是(n / 10) - 1）。

【讨论】：

让数组的值取决于它的索引是某种排序 - 至少可以很好地提示您如何排列元素。
哈希表基本上是这样工作的。

【解决方案5】：

也许他想测试你对 Java 的了解。

有一个Utility Class叫做Arrays，这个类包含了各种操作数组的方法（比如排序和搜索）

http://download.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/Arrays.html

在 2 行中，您可以获得 O(n * log n) 的结果：

    Arrays.sort(list); //O(n * log n)
    Arrays.binarySearch(list, 88)); //O(log n)

【讨论】：

在合并排序的最佳情况下，排序已经是O(n*log(n))（如果我没记错的话，那是在Java utils中实现的算法），所以你的解决方案比线性更差（O(n*log(n)^2)确实）。
应该是 O(nlog n) 因为排序（假设比较模型）需要 O(nlog n) 并且二进制搜索是 O(log n) 所以总计为 O(logn + nlogn) = O(nlogn)
@Ahmed 你说的很对！我会更新我的评论，但版本时间已过期：-s
你说得对，艾哈迈德，我只是在考虑搜索问题。我已经解决了，谢谢。
这个问题是它没有按照要求给你数组中元素的位置，仅仅是因为它改变了数组的顺序! 排序后的索引和排序前的索引没有关系。

【解决方案6】：

Puneet - 在 .net 中：

string[] testArray = {"fred", "bill"};
var indexOffset = Array.IndexOf(testArray, "fred");

[edit] - 现在正确阅读了问题，:) linq 中的替代方案是：

string[] testArray = { "cat", "dog", "banana", "orange" };
int firstItem = testArray.Select((item, index) => new
{
    ItemName = item,
    Position = index

}).Where(i => i.ItemName == "banana")
  .First()
  .Position;

这当然会找到字符串的第一次出现。随后的重复将需要额外的逻辑。但循环方法也是如此。

吉姆

【讨论】：

Java 中不存在该方法... a) 您使用的是什么 Array 类？ b) java 中的方法名不以大写字母开头
您似乎没有阅读整个问题，我要求他们使用 IndexOf 函数，但他们要求我自己编写逻辑。他们说您编写的简单循环是正确的，但是可以改进并减少迭代次数。想想吧！！！
f1sh - 哎呀，正确并更正了...... puneet - 是的，现在可以看到了。有点赶时间！！
@Puneet Dudeja 很好，因为不可能在更少的迭代中做到这一点，他们希望你这么说并解释原因。要么就是这样，要么就是完全错误。
这基本上是OP想要的相反（！）；您只是在通过枚举（使用Where/First）有效地确定项目索引的过程中添加了更多开销（构造许多新的匿名类型对象）。跨度>

【解决方案7】：

这是一个关于数据结构和算法的问题（尽管是一个非常简单的数据结构）。它超越了您使用的语言。

如果数组是有序的，你可以使用二分搜索得到 O(log n) 和边界情况的修改版本（不总是使用 (a+b)/2 作为枢轴点，但这是一个非常复杂的怪癖)。

如果数组没有排序，那么……祝你好运。

他可能会询问您有哪些方法可以在 Java 中查找项目。但无论如何，它们并没有更快。它们可以更简单地使用（比 for-each - compare - return）。

还有另一种解决方案是创建一个辅助结构来进行更快的搜索（如哈希图），但当然，创建它并使用它一次比进行简单的线性搜索更昂贵。

【讨论】：

我认为您的意思是 O(log n) 用于有序数组。

【解决方案8】：

获取一个完全未排序的数组，只是内存中的数字列表。机器所能做的就是查看内存中的单个数字，并检查它们是否是正确的数字。这就是“密码破解问题”。没有比从头开始搜索直到找到正确值更快的方法了。

【讨论】：

【解决方案9】：

你确定这个问题吗？我有一个与您的问题有些相似的问题。

给定一个排序数组，有一个元素“x”，其值与其索引相同，找到该元素的索引。

例如：

         //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10     
int a[10]={1,3,5,5,6,6,6,8,9,10,11};

在索引 6 处，值和索引相同。

对于这个数组 a，答案应该是 6。

这不是答案，如果原始问题中遗漏了什么，这将澄清这一点。

【讨论】：

您的问题的正确答案是什么？有没有办法做到这一点
据我记得，问题是我在这里问的，因为我在回复之前确认了2-3次。

【解决方案10】：

如果您拥有的唯一信息是它是一个未排序的数组，索引和值之间没有关系，并且没有辅助数据结构，那么您可能需要检查每个元素，看看它是否包含你想要的信息。

不过，面试的目的是将小麦与谷壳分开，因此重要的是要意识到他们希望了解您如何解决问题。因此，我们的想法是提出问题，看看是否有更多信息是（或可以提供），这些信息可以使您的搜索更有效率。

类似的问题：

1/ 数据是否经常变化？

如果没有，那么您可以使用额外的数据结构。

例如，维护一个最初为 true 的 dirty 标志。当你想找到一个项目并且它是真的时，构建一个额外的结构（排序数组、树、散列或其他），这将大大加快搜索速度，然后将 dirty 标志设置为 false，然后使用该结构来查找项目.

如果你想找到一个项目并且dirty标志是假的，只需使用结构，不需要重建它。

当然，对数据的任何更改都应将 dirty 标志设置为 true，以便下一次搜索重建结构。

这将大大加快（通过摊销）对读取频率远高于写入频率的数据的查询。

换句话说，更改后的第一次搜索会相对较慢，但后续搜索会快得多。

您可能希望将数组包装在一个类中，以便正确控制dirty 标志。

2/ 我们是否允许使用与原始数组不同的数据结构？

这将与上面给出的第一点相似。如果我们将数据结构从数组修改为任意类包含该数组，您仍然可以获得所有优点，例如快速随机访问每个元素。

但我们获得在数据发生变化时更新数据结构中的额外信息的能力。

因此，与其使用dirty 标志并在下次搜索时进行large 更新，我们可以在数组为改变了。

这通过在所有更改中摊销成本（每个更改的成本很小）来消除更改后第一次搜索的缓慢响应。

3.列表中通常会有多少项？

这实际上比大多数人意识到的更重要。

除非您的数据集相对较大并且性能实际上很重要，否则所有关于优化的讨论往往都是无用的。

例如，如果您有一个 100 项的数组，那么即使使用脑死亡冒泡排序也是完全可以接受的，因为它与您能找到的最快排序之间的时间差异往往是无关紧要的（除非您需要当然每秒执行数千次）。

对于这种情况，查找给定值的第一个索引，只要您的数组保持在特定大小以下，进行顺序搜索可能是完全可以接受的。

最重要的是，您在那里证明自己的价值，而面试官（通常）在那里为您提供指导。除非他们是虐待狂，否则他们很乐意你向他们提问以缩小问题的范围。

提出问题（因为您有可能对数据进行排序。即使您无法提出一个解决方案。

事实上（我过去也这样做过），他们可能会拒绝你所有可能的方法（不，它没有排序，不，不允许其他数据结构，等等）只是为了看看你能走多远得到。

也许，只是也许，就像小林丸，它可能不是关于胜利，它可能是你如何处理失败:-)

【讨论】：