Java 数组替换

Question

您好，我有 3 个整数数组。

• 数组 #1 包含信息并包含重复项。
• 数组 #2 包含可能在数组 1 中的值。
• 数组 #3 有替换值。
• 数组 #2 和数组 #3 大小相同且不包含重复项。

我想检查数组#2 中的元素是否在数组#1 中。 如果元素在数组#1 中，我希望将其替换为数组#3 中的元素。 #3 中替换原始元素的元素需要在数组中与 #2 具有相同的位置。 我可以做到的一种方法是：

for (int i = 0; i<arr1.length; i++){
  for (int a = 0; a<arr2.length; a++){
    if(arr1[i]==arr2[a]){
      arr1[i]=arr3[a];
      break;
    }
  }
}

我想知道是否有更快或更好的方法来做到这一点。

Answer 1

当前算法的时间复杂度为 O(n * m)，n = 数组 #1 的长度，m = 数组 #2 的长度。

有一种算法具有更好的时间复杂度。

算法示意图：

1. 对数组 #1 进行排序，跟踪元素如何在末尾反向排序 (O(n log(n)))
2. 对数组 #2 进行排序，相应地置换数组 #3 中的元素 (O(m log(m)))
3. 查找数组#1 中的所有元素，同时也在数组#2 中，并将它们替换为数组#3 中相同位置的元素 (O(n + m))
4. 利用从 1 开始的跟踪对数组 #1 进行非排序。(O(n))

总共得到O(n log(n) + m log(m) + n + m + n) ∈ O(n log(n) + m log(m))

如果数组 #2 和 #3 也必须不打乱，则可以复制这些数组或在排序期间跟踪并取消打乱它们，因为取消打乱只需要O(m)。

Answer 2

Array #2 和 Array #3 不能很好地替代 HashMap。

Map<T, T> replacements = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
  replacements.put(arr2[i], arr3[i]);
}
for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
  if (replacements.containsKey(arr1[i]) {
    arr1[i] = replacements.get(arr1[i]);
  }
}

这将具有大约 O(n) 的时间复杂度。

Answer 3

使用array1 中元素的Set 来确定其中是否有元素。
如果集合包含其元素，则遍历 array2 并复制 form array3：

Set<T> set = Arrays.stream(arr1).collect(toSet()); // O(n)
for (int i = 0; i < arr2.length; i++){         // O(m)
    if (set.contains(arr2[i])) {
      arr2[i] = arr3[i];
    }
}

给定 array1 的大小为 n，而 array2 的大小为 m...
集合上的所有操作都是常数时间（即 O(1)），因此构建集合成本 O(n)。
遍历 array2 是 O(m) - 设置查找成本是 O(1)

总成本 O(n + m) - 即“线性”。

您当前的成本是 O(n * m) - 即“二次”。

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注意：您尚未指定数组的类型。如果它们是原始的（例如int），构建集合需要添加对boxed() 的调用，因为java 不支持原始集合：

Arrays.stream(arr1).boxed().collect(toSet())