概要
- 类继承关系
java.lang.Object java.util.Arrays
- 定义
public class Arrays extends Object
- 要点
此类主要是提供了一些操作数组的方法，比如排序啊，搜索啊。也提供一个工厂，用于将数组当成一个 List。
实现
- quick sort
public static void sort(int[] a) {
DualPivotQuicksort.sort(a);
}
sort 使用了 util 中的另一个类中的方法，DualPivotQuicksort.sort ，比一般的快排要快。时间复杂度 O(n。
log(n))
这里并没有使用泛型，而是针对具体类型，调用 sort，例如：
public static void sort(float[] a) {
DualPivotQuicksort.sort(a);
}
DualPivotQuicksort 的实现细节会在以后具体讲述这个类的源代码时讲。现在只讲这个类中的内容。
- merge sort
private static void mergeSort(Object[] src,
Object[] dest,
int low, int high, int off,
Comparator c) {
int length = high - low;
// Insertion sort on smallest arrays
if (length < INSERTIONSORT_THRESHOLD) {
for (int i=low; i<high; i++)
for (int j=i; j>low && c.compare(dest[j-1], dest[j])>0; j--)
swap(dest, j, j-1);
return;
}
// Recursively sort halves of dest into src
int destLow = low;
int destHigh = high;
low += off;
high += off;
int mid = (low + high) >>> 1;
mergeSort(dest, src, low, mid, -off, c);
mergeSort(dest, src, mid, high, -off, c);
// If list is already sorted, just copy from src to dest. This is an
// optimization that results in faster sorts for nearly ordered lists.
if (c.compare(src[mid-1], src[mid]) <= 0) {
System.arraycopy(src, low, dest, destLow, length);
return;
}
// Merge sorted halves (now in src) into dest
for(int i = destLow, p = low, q = mid; i < destHigh; i++) {
if (q >= high || p < mid && c.compare(src[p], src[q]) <= 0)
dest[i] = src[p++];
else
dest[i] = src[q++];
}
}
当数组元素个数少时，用插入排序，插入排序的原理是，在一个已经排序的列表中插入一个元素，使得插入后，列表仍然是排序的。具体到代码，每一次，内层循环开始前，[low,i-1] 的所有元素是已经排序的，内层循环执行后，[low, i] 的所有元素是已经排序的。i最终会等于 high-1，所有最后一层内层循环后，[low, high-1]中所有元素都是已经排序的。
合并排序 merge sort 的原理是，通过递归，先使得前一半元素，和后一半元素使用合并排序排好，然后将他们合并，合并后，整个列表是有序的。合并时，两部分元素上面各有一个指针指向当前元素，每次将两个指针指向的元素进行比较，并选择其中一个，复制到目标数组，然后将其指针前移。如此循环。
注意代码中有一个优化，如果两半元素排序后，前一半的最大元素小于后一半的最小元素，那么不用比较，直接合并。
不过这个函数已经要废弃了，现在用的是 sort ，即使用快排。
- TimSort
public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) {
if (LegacyMergeSort.userRequested)
legacyMergeSort(a, c);
else
TimSort.sort(a, c);
}
对提供了 Comparator 的排序调用，这里使用了 TimSort，根据注释中的解释，这是采用 Tim 在
PetersPython 的 list 中的排序，原始论文参见：Peter。这个算法对已经大致排好序的列表，花费的时间比
McIlroy‘s "Optimistic Sorting and Information Theoretic Complexity", in Proceedings of the Fourth Annual ACM-SIAM Symposium on Discrete Algorithms, pp 467-474, January 1993O(n 少很多，对随机的数据，退化为
log(n))merge sort。
- binarySearch
// Like public version, but without range checks.
private static int binarySearch0(long[] a, int fromIndex, int toIndex,
long key) {
int low = fromIndex;
int high = toIndex - 1;
while (low <= high) {
int mid = (low + high) >>> 1;
long midVal = a[mid];
if (midVal < key)
low = mid + 1;
else if (midVal > key)
high = mid - 1;
else
return mid; // key found
}
return -(low + 1); // key not found.
}
对已经排序的元素，可以使用二分搜索，一次可以排除一半元素，复杂度 O(log(n))。
可以注意到，这也是针对具体类型编写的。如果使用泛型，那么需要告诉算法如何比较元素。这样，基本类型就需要使用对应的类来表示，而对数组而言，基本类型无法自动转化成对应的类。真是。。。哎。。。。Java 为什么要保留基本类型呢？
- equals
public static boolean equals(long[] a, long[] a2) {
if (a==a2)
return true;
if (a==null || a2==null)
return false;
int length = a.length;
if (a2.length != length)
return false;
for (int i=0; i<length; i++)
if (a[i] != a2[i])
return false;
return true;
}
遍历比较，毫无疑问，又是每种类型，一个函数。保留基本类型真是正确的选择吗？
- fill
public static void fill(long[] a, long val) {
for (int i = 0, len = a.length; i < len; i++)
a[i] = val;
}
使用一个元素，去填充数组的所有元素。
- copyOf
public static short[] copyOf(short[] original, int newLength) {
short[] copy = new short[newLength];
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
使用 System.arraycopy 复制，方便，省心，不自己循环！
- asList
public static <T> List<T> asList(T... a) {
return new ArrayList<>(a);
}
就是直接生成一个 ArrayList，只不过这个 ArrayList 是 Arrays 中的私有类。
- ArrayList
private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements RandomAccess, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = -2764017481108945198L;
private final E[] a;
ArrayList(E[] array) {
if (array==null)
throw new NullPointerException();
a = array;
}
public int size() {
return a.length;
}
public Object[] toArray() {
return a.clone();
}
public <T> T[] toArray(T[] a) {
int size = size();
if (a.length < size)
return Arrays.copyOf(this.a, size,
(Class<? extends T[]>) a.getClass());
System.arraycopy(this.a, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
public E get(int index) {
return a[index];
}
public E set(int index, E element) {
E oldValue = a[index];
a[index] = element;
return oldValue;
}
public int indexOf(Object o) {
if (o==null) {
for (int i=0; i<a.length; i++)
if (a[i]==null)
return i;
} else {
for (int i=0; i<a.length; i++)
if (o.equals(a[i]))
return i;
}
return -1;
}
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
}
因为之前分析过 ArrayList ，这个是个针对数组的简单版本，就不具体分析了。
- hashCode
public static int hashCode(long a[]) {
if (a == null)
return 0;
int result = 1;
for (long element : a) {
int elementHash = (int)(element ^ (element >>> 32));
result = 31 * result + elementHash;
}
return result;
}
又看到了常见的 hashcode 模式：
result = 31 * result + elementHash;
不过那个 element ^ (element >>> 32) 是嘛意思，注意这里的 element 是 long 类型，64位，这里是将高
32 位与低 32 位作了 ^ 运算，再转型成 int 。这是因为 hashCode 是
32 位的。再看看 int 数组的 hashCode 就正常多了。
public static int hashCode(int a[]) {
if (a == null)
return 0;
int result = 1;
for (int element : a)
result = 31 * result + element;
return result;
}
另外， boolean 类型的数组猜一猜 hashCode 如何确定？
public static int hashCode(boolean a[]) {
if (a == null)
return 0;
int result = 1;
for (boolean element : a)
result = 31 * result + (element ? 1231 : 1237);
return result;
}
这是将 true 和 false 变成了两个数字，1231, 1237。为什么要换成这两个数字呢？还不太清楚，不过总的原因就是减少碰撞，看来有必要研究一下哈希函数的设计了。
- deepXXX
先看看 deepHashCode:
public static int deepHashCode(Object a[]) {
if (a == null)
return 0;
int result = 1;
for (Object element : a) {
int elementHash = 0;
if (element instanceof Object[])
elementHash = deepHashCode((Object[]) element);
else if (element instanceof byte[])
elementHash = hashCode((byte[]) element);
else if (element instanceof short[])
elementHash = hashCode((short[]) element);
else if (element instanceof int[])
elementHash = hashCode((int[]) element);
else if (element instanceof long[])
elementHash = hashCode((long[]) element);
else if (element instanceof char[])
elementHash = hashCode((char[]) element);
else if (element instanceof float[])
elementHash = hashCode((float[]) element);
else if (element instanceof double[])
elementHash = hashCode((double[]) element);
else if (element instanceof boolean[])
elementHash = hashCode((boolean[]) element);
else if (element != null)
elementHash = element.hashCode();
result = 31 * result + elementHash;
}
return result;
}
这是需要根据 Object 数组中的每一个的具体类型，来决定当前元素的哈希值。
同理，可以看看 deepEquals:
public static boolean deepEquals(Object[] a1, Object[] a2) {
if (a1 == a2)
return true;
if (a1 == null || a2==null)
return false;
int length = a1.length;
if (a2.length != length)
return false;
for (int i = 0; i < length; i++) {
Object e1 = a1[i];
Object e2 = a2[i];
if (e1 == e2)
continue;
if (e1 == null)
return false;
// Figure out whether the two elements are equal
boolean eq = deepEquals0(e1, e2);
if (!eq)
return false;
}
return true;
}
static boolean deepEquals0(Object e1, Object e2) {
assert e1 != null;
boolean eq;
if (e1 instanceof Object[] && e2 instanceof Object[])
eq = deepEquals ((Object[]) e1, (Object[]) e2);
else if (e1 instanceof byte[] && e2 instanceof byte[])
eq = equals((byte[]) e1, (byte[]) e2);
else if (e1 instanceof short[] && e2 instanceof short[])
eq = equals((short[]) e1, (short[]) e2);
else if (e1 instanceof int[] && e2 instanceof int[])
eq = equals((int[]) e1, (int[]) e2);
else if (e1 instanceof long[] && e2 instanceof long[])
eq = equals((long[]) e1, (long[]) e2);
else if (e1 instanceof char[] && e2 instanceof char[])
eq = equals((char[]) e1, (char[]) e2);
else if (e1 instanceof float[] && e2 instanceof float[])
eq = equals((float[]) e1, (float[]) e2);
else if (e1 instanceof double[] && e2 instanceof double[])
eq = equals((double[]) e1, (double[]) e2);
else if (e1 instanceof boolean[] && e2 instanceof boolean[])
eq = equals((boolean[]) e1, (boolean[]) e2);
else
eq = e1.equals(e2);
return eq;
}
同样需要根据类型来比较每个元素是否相等。
- toString
public static String toString(long[] a) {
if (a == null)
return "null";
int iMax = a.length - 1;
if (iMax == -1)
return "[]";
StringBuilder b = new StringBuilder();
b.append(‘[‘);
for (int i = 0; ; i++) {
b.append(a[i]);
if (i == iMax)
return b.append(‘]‘).toString();
b.append(", ");
}
}
同样，每个基本类型都有相应的函数，使用 StringBuilder，具体如何将 long 转化成 String ，由 StringBuilder 来确定。
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