如何在集合中使用binarySearch？

Question

我有动物类，其中包括：重量和颜色。 在这种情况下，如何使用Collections.binarySearch （使用二进制搜索按所需大小查找某些动物）：

 public static int searchElement(final List<? extends Animal> list, final int weight) {
    return Collections.binarySearch(list, weight...);
}

Answer 1

不幸的是，使用内置函数无法直接基于某个属性搜索元素。

至少有三个选项可以解决此问题：

• 创建具有所需属性的“模板”，然后搜索
• 将属性值提取到数组中，然后在该数组中搜索
• 创建自己的基于属性的二进制搜索

第一个可能并不适用于所有情况，并且在某些方面看起来值得怀疑。

第二个很简单，可能是一个可行的选择。 但是假设由于集合很大而正在执行二进制搜索，则可能在内存和性能方面带来一些开销。

第三种选择可能是最优雅，最通用的一种。 幸运的是， binarySearch本身并不那么复杂-仅需几行代码-因此，很容易制作出自己的可以接收“密钥提取Function ”的代码。

我在以下示例中概述了这些方法：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.function.Function;

class Animal implements Comparable<Animal>
{
    private final int weight;

    Animal(int weight)
    {
        this.weight = weight;
    }

    public int getWeight()
    {
        return weight;
    }

    @Override
    public int compareTo(Animal that)
    {
        return Integer.compare(this.weight, that.weight);
    }
}

public class CollectionBinarySearch
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
        animals.add(new Animal(10));
        animals.add(new Animal(40));
        animals.add(new Animal(20));
        animals.add(new Animal(90));
        animals.add(new Animal(290));
        animals.add(new Animal(130));

        Collections.sort(animals);

        System.out.println(searchWithInstance(animals, 90));
        System.out.println(searchWithInstance(animals, 50));

        System.out.println(searchWithArray(animals, 90));
        System.out.println(searchWithArray(animals, 50));

        System.out.println(searchWithFunction(animals, Animal::getWeight, 90));
        System.out.println(searchWithFunction(animals, Animal::getWeight, 50));

    }

    public static int searchWithInstance(
        final List<? extends Animal> list, final int weight) {
        return Collections.binarySearch(list, new Animal(weight));
    }

    public static int searchWithArray(
        final List<? extends Animal> list, final int weight) {
        int[] array = list.stream().mapToInt(Animal::getWeight).toArray();
        return Arrays.binarySearch(array, weight);
    }        

    // Adapted from Collections#binarySearch
    private static <T, K extends Comparable<? super K>> int searchWithFunction(
        List<? extends T> list, Function<? super T, K> keyExtractor, K key) {
        int low = 0;
        int high = list.size()-1;
        while (low <= high) {
            int mid = (low + high) >>> 1;
            T midVal = list.get(mid);
            int cmp = keyExtractor.apply(midVal).compareTo(key);
            if (cmp < 0)
                low = mid + 1;
            else if (cmp > 0)
                high = mid - 1;
            else
                return mid; // key found
        }
        return -(low + 1);  // key not found
    }

}

Answer 2

您可以将列表懒惰地转换为所需类型的列表：

class LazyTransform extends AbstractList<Integer> implements RandomAccess {
    @Override public Integer get(int index) { return items.get(index).weight(); }
    @Override public int size() { return items.size(); }
}
Collections.binarySearch(new LazyTransform(), searchWeight);

转换是惰性的，因为它将仅转换要比较的值。

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或者，如果您可以使用番石榴的Lists.transform ：

Collections.binarySearch(Lists.transform(animals, Animal::weight), searchWeight);

是的，如果输入列表是RandomAccess ，则转换后的列表也是如此。