Java：使用 lambda 在流中查找多个最小/最大属性值

Question

我正在寻找一种简洁的方法来查找一组属性值，这些属性值在给定的对象流中是最小的或最大的。

例如：

class Dimensions {
    final int startX, startY, endX, endY; //Set by constructor
}

/**
 * For the given dimensions, looks where the dimensions intersect. 
 * These coordinates define the sub-array, which is applied to the given function. 
 * 
 * @return the value returned by applying the sub-array in the given dimensions to the given function
 */
<S, T> T performOnIntersections(Function<S, T> function, S[][] inputArray, Dimensions...dimensions){

    int maxStartX = Arrays.stream(dimensions).max(Comparator.comparingInt(d -> d.startX)).get().startX;
    int maxStartY = Arrays.stream(dimensions).max(Comparator.comparingInt(d -> d.startY)).get().startY;
    int minEndX = Arrays.stream(dimensions).min(Comparator.comparingInt(d -> d.endX)).get().endX;
    int minEndY = Arrays.stream(dimensions).min(Comparator.comparingInt(d -> d.endY)).get().endY;

    return applyInBetween(inputArray, function, maxStartX, maxStartY, minEndX, minEndY);
}

这是非常多余的，因为我必须为我需要的每个最小/最大属性创建一个新流。

在我的用例中，类似的方法是指数成本递归算法的一部分，因此拥有一个仅打开一次流的并发解决方案会很棒。更好的是一种解决方案，它可以在现有流上运行而不会终止（但我怀疑这是可能的）。

你知道如何改进它吗？

编辑：我忘了提，Dimension 是不可变的，这在使用 Supplier 时是相关的。

编辑 2： 使用 lambda 表达式在流上调用 collect() 而不是创建 DimensionsMinMaxCollector 的实例具有最佳的运行时性能。 jessepeng 首先提到它，所以我将他的帖子标记为解决方案。我现在的实现是：

return Arrays.stream(dimensions)
             .collect(() -> new int[4], (array, dimension) -> {
        array[0] = Math.max(array[0], dimension.startX);
        array[1] = Math.min(array[1], dimension.endX);
        array[2] = Math.max(array[2], dimension.startY);
        array[3] = Math.min(array[3], dimension.endY);
}, (a, b) -> {
        a[0] = Math.max(a[0], b[0]);
        a[1] = Math.min(a[1], b[1]);
        a[2] = Math.max(a[2], b[2]);
        a[3] = Math.min(a[3], b[3]);
});

Answer 1

您可以使用collect() 将流的所有元素组合成一个包含所需值的Dimensions 对象。

来自 Stream 文档：

<R> R collect(Supplier<R> supplier,
             BiConsumer<R, ? super T> accumulator,
             BiConsumer<R, R> combiner);

对此流的元素执行可变归约操作。 可变归约是一种归约值是可变的 结果容器，例如 ArrayList，并合并元素 通过更新结果的状态而不是替换 结果。这会产生相当于：

 R result = supplier.get();
 for (T element : this stream)
     accumulator.accept(result, element);
 return result;

因此，在您的情况下，您需要一个创建新 Dimension 对象的供应商，并且累加器和组合器将进行比较和设置值。

Dimensions searchDimensions = Arrays.stream(dimensions).collect(Dimensions::new, (dimension, dimension2) -> {
            dimension.endX = dimension.endX < dimension2.endX ? dimension.endX : dimension2.endX;
            dimension.endY = dimension.endY < dimension2.endY ? dimension.endY : dimension2.endY;
            dimension.startX = dimension.startX > dimension2.startX ? dimension.startX : dimension2.startX;
            dimension.startY = dimension.startY > dimension2.startY ? dimension.startY : dimension2.startY;
        }, (dimension, dimension2) -> {
            dimension.endX = dimension.endX < dimension2.endX ? dimension.endX : dimension2.endX;
            dimension.endY = dimension.endY < dimension2.endY ? dimension.endY : dimension2.endY;
            dimension.startX = dimension.startX > dimension2.startX ? dimension.startX : dimension2.startX;
            dimension.startY = dimension.startY > dimension2.startY ? dimension.startY : dimension2.startY;
        });

return applyInBetween(inputArray, function, searchDimensions.startX, searchDimensions.startY, searchDimensions.endX, searchDimensions.endY);

编辑 由于Dimensions 是不可变的，因此不适合执行可变归约操作。可以使用一个简单的数组来存储四个值。

<S, T> T performOnIntersections(Function<S, T> function, S[][] inputArray, Dimensions...dimensions){

    Supplier<int[]> supplier = () -> new int[]{Integer.MIN_VALUE, Integer.MIN_VALUE, Integer.MAX_VALUE, Integer.MAX_VALUE};
    BiConsumer<int[], Dimensions> accumulator = (array, dim) -> {
        array[0] = dim.startX > array[0] ? dim.startX : array[0];
        array[1] = dim.startY > array[1] ? dim.startY : array[1];
        array[2] = dim.endX < array[2] ? dim.endX : array[2];
        array[3] = dim.endY < array[3] ? dim.endY : array[3];
    };
    BiConsumer<int[], int[]> combiner = (array1, array2) -> {
        array1[0] = array1[0] > array2[0] ? array1[0] : array2[0];
        array1[1] = array1[1] > array2[1] ? array1[1] : array2[1];
        array1[2] = array1[2] < array2[2] ? array1[2] : array2[2];
        array1[3] = array1[3] < array2[3] ? array1[3] : array2[3];
    };

    int[] searchDimensions = Arrays.stream(dimensions).collect(supplier, accumulator, combiner);

    return applyInBetween(inputArray, function, searchDimensions[0], searchDimensions[1], searchDimensions[2], searchDimensions[3]);
}

Answer 2

如果预期的结果值与您要比较的属性相同，则无需使用自定义比较器，只需映射到属性 before 获得最小响应。最大。如果属性具有原始类型，这可能会在简单性和效率方面带来额外的好处：

<S, T> T performOnIntersections(
         Function<S, T> function, S[][] inputArray, Dimensions...dimensions) {

    int maxStartX = Arrays.stream(dimensions).mapToInt(d -> d.startX).max().getAsInt();
    int maxStartY = Arrays.stream(dimensions).mapToInt(d -> d.startY).max().getAsInt();
    int minEndX = Arrays.stream(dimensions).mapToInt(d -> d.endX).min().getAsInt();
    int minEndY = Arrays.stream(dimensions).mapToInt(d -> d.endY).min().getAsInt();

    return applyInBetween(inputArray, function, maxStartX, maxStartY, minEndX, minEndY);
}

避免对普通数组进行多次迭代是否有任何好处，目前尚不清楚。如果你想试试，可以使用

<S, T> T performOnIntersections(
         Function<S, T> function, S[][] inputArray, Dimensions...dimensions){

    BiConsumer<Dimensions,Dimensions> join = (d1,d2) -> {
        d1.startX=Math.max(d1.startX, d2.startX);
        d1.startY=Math.max(d1.startY, d2.startY);
        d1.endX=Math.min(d1.endX, d2.endX);
        d1.endY=Math.min(d1.endY, d2.endY);
    };
    Dimensions d = Arrays.stream(dimensions).collect(
        () -> new Dimensions(Integer.MIN_VALUE,Integer.MIN_VALUE,
                             Integer.MAX_VALUE,Integer.MAX_VALUE),
        join, join);

    int maxStartX = d.startX;
    int maxStartY = d.startY;
    int minEndX = d.endX;
    int minEndY = d.endY;

    return applyInBetween(inputArray, function, maxStartX, maxStartY, minEndX, minEndY);
}

关键是join 函数将其第一个参数调整为两个维度的交集。这称为可变缩减，避免在每次评估时创建一个新的Dimensions 实例。为此，collect 方法需要一个 Supplier 作为其第一个参数，这会产生一个处于中性初始状态的新实例，即跨越整个整数范围的 Dimensions 实例。为此，我假设您有一个接受初始 startX、startY、endX、endY 值的构造函数。

一个不可变的归约也是可能的：

<S, T> T performOnIntersections(
         Function<S, T> function, S[][] inputArray, Dimensions...dimensions){

    Dimensions d = Arrays.stream(dimensions)
        .reduce((d1,d2) -> new Dimensions(
            Math.max(d1.startX, d2.startX),
            Math.max(d1.startY, d2.startY),
            Math.min(d1.endX, d2.endX),
            Math.min(d1.endY, d2.endY)))
        .get();

    int maxStartX = d.startX;
    int maxStartY = d.startY;
    int minEndX = d.endX;
    int minEndY = d.endY;

    return applyInBetween(inputArray, function, maxStartX, maxStartY, minEndX, minEndY);
}

对于较小的数组，这可能更有效（对于单元素数组的特殊情况，它只会返回元素）。这也适用于 Dimensions 的不可变版本。

Answer 3

自定义收集器如何将元素收集到维度为 4 的数组中：

static class DimensionsMinMaxCollector implements Collector<Dimensions, int[], int[]> {

    @Override
    public BiConsumer<int[], Dimensions> accumulator() {
        return (array, dim) -> {
            array[0] = dim.startX > array[0] ? dim.startX : array[0];
            array[1] = dim.startY > array[1] ? dim.startY : array[1];
            array[2] = dim.endX > array[2] ? dim.endX : array[2];
            array[3] = dim.endY > array[3] ? dim.endY : array[3];
        };
    }

    @Override
    public Set<Characteristics> characteristics() {
        return EnumSet.of(Characteristics.IDENTITY_FINISH);
    }

    // TODO this looks like is not an identity for negative values
    @Override
    public BinaryOperator<int[]> combiner() {
        return (left, right) -> {
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                left[i] = left[i] > right[i] ? left[i] : right[i];
            }
            return left;
        };
    }

    @Override
    public Function<int[], int[]> finisher() {
        return Function.identity();
    }

    @Override
    public Supplier<int[]> supplier() {
        return () -> new int[4];
    }

}