使用流填充多维数组

Question

我是 Java 8 的新手，目前无法完全掌握 Streams，是否可以使用 Stream 函数操作填充数组？这是我将如何使用标准 for 循环执行此操作的示例代码：

public static void testForLoop(){
    String[][] array = new String[3][3];
    for (int x = 0; x < array.length; x++){
        for (int y = 0; y < array[x].length; y++){
            array[x][y] = String.format("%c%c", letter(x), letter(y));
        }
    }               
}

public static char letter(int i){
    return letters.charAt(i);
} 

如果可能的话，我将如何使用 Stream 来做到这一点？如果可能，是否方便（性能和可读性）？

Answer 1

有几种方法可以做到这一点。

一种方法是在行和列索引上嵌套一对IntStreams：

String[][] testStream() {
    String[][] array = new String[3][3];
    IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> 
        IntStream.range(0, array[x].length).forEach(y -> 
            array[x][y] = String.format("%c%c", letter(x), letter(y))));
    return array;
}

另一种看起来很有希望的方法是使用Array.setAll 而不是流。这对于为一维数组生成值非常有用：您提供了一个函数，该函数将数组索引映射到要在数组中分配的值。例如，您可以这样做：

String[] sa = new String[17];
Arrays.setAll(sa, i -> letter(i));

不幸的是，多维数组不太方便。 setAll 方法采用 lambda，该 lambda 返回分配给该索引处的数组位置的值。如果您创建了一个多维数组，则较高维已经用较低维数组初始化。您不想分配给它们，但您确实想要 setAll 的隐式循环行为。

考虑到这一点，您可以使用setAll 来初始化多维数组，如下所示：

static String[][] testArraySetAll() {
    String[][] array = new String[3][3];
    Arrays.setAll(array, x -> {
        Arrays.setAll(array[x], y -> String.format("%c%c", letter(x), letter(y)));
        return array[x];
    });
    return array;
}

内部setAll 相当不错，但外部必须有一个语句 lambda，它调用内部setAll 然后返回当前数组。不太漂亮。

我不清楚这两种方法是否比典型的嵌套 for 循环更好。

Answer 2

最好的方法是结合Stuart Marks’ answer这两种方法。

IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> Arrays.setAll(
    array[x], y -> String.format("%c%c", letter(x), letter(y))));

导致解决方案的原因是，“填充多维数组”在 Java 中意味着“迭代外部数组”，然后“填充一维数组”，如 String[][] 只是一个Java 中的 String[] 元素数组。为了设置它们的元素，您必须遍历所有 String[] 元素，并且由于需要索引来计算最终值，因此不能使用 Arrays.stream(array).forEach(…)。所以对于外部数组迭代索引是合适的。

对于内部数组，搜索的是修改（一维）数组的最佳解决方案。这里，Arrays.setAll(…,…) 是合适的。

Answer 3

这里有一个解决方案，可以生成数组而不是修改先前定义的变量：

String[][] array = 
    IntStream.range(0, 3)
             .mapToObj(x -> IntStream.range(0, 3)
                                     .mapToObj(y -> String.format("%c%c", letter(x), letter(y)))
                                     .toArray(String[]::new))
             .toArray(String[][]::new);

如果您想使用并行流，那么避免诸如修改变量（数组或对象）之类的副作用非常重要。它可能会导致竞争条件或其他并发问题。您可以在java.util.stream package documentation 中了解更多相关信息 - 请参阅非干扰、无状态行为和副作用部分。

Answer 4

经过工作和测试，这是我的最佳选择：

IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> Arrays.setAll(array[x], y -> builder.build2Dobject(x, y)));

（在我建议的具体情况下：

IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> Arrays.setAll(array[x], y -> String.format("%c%c", letter(x), letter(y)));

对于 3d 数组，它很简单：

IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> IntStream.range(0, array[x].length).forEach(y -> Arrays.setAll(array[x][y], z -> builder.build3Dobject(x, y, z))));

这是让程序选择最快选项的代码：

public static void fill2DArray(Object[][] array, Object2DBuilderReturn builder){
    int totalLength = array.length * array[0].length;
    if (totalLength < 200){
        for(int x = 0; x < array.length; x++){
            for (int y = 0; y < array[x].length; y++){
                array[x][y] = builder.build2Dobject(x, y);
            }
        }
    } else if (totalLength >= 200 && totalLength < 1000){
        IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> Arrays.setAll(array[x], y -> builder.build2Dobject(x, y))); 
    } else {
        IntStream.range(0, array.length).forEach(x -> Arrays.setAll(array[x], y -> builder.build2Dobject(x, y))); 
    }
}

功能界面：

@FunctionalInterface
public interface Object2DBuilderReturn<T> {
    public T build2Dobject(int a, int b);
}