如何使用Java编写高效的contains方法

在Java中，contains方法是十分常用的方法，它用于判断某个集合或者字符串中是否包含指定元素或者字符。在实际开发中，如果我们使用不当，就有可能存在性能瓶颈。本文将从多个方面详细阐述如何使用Java编写高效的contains方法。

一、选取正确的数据结构

在使用contains方法的时候，我们需要注意使用正确的数据结构。比如，如果我们需要在一个集合中查找某个元素，那么使用哈希表或者红黑树比使用线性表或者数组更加高效。因为哈希表和红黑树可以在O(1)甚至O(log n)的时间复杂度内查找元素，而线性表和数组需要在O(n)的时间复杂度内进行查找。

二、使用indexOf方法代替contains方法

在Java中，String类提供了contains方法用于判断某个字符串是否包含指定的字符序列。但是，这个方法可能会比较低效，因为它需要先创建一个String对象来存储字符序列，然后再进行比较。如果我们只需要判断一个字符在字符串中是否出现，那么我们可以使用indexOf方法来代替contains方法。

    String str = "hello world";
    if (str.indexOf('w') != -1) {
        System.out.println("包含字符w");
    }

三、使用位运算替换字符串比较

当我们需要在一个字符串中判断多个字符是否存在时，我们可以使用位运算来优化性能。具体思路是，我们可以把每个字符看作是一个二进制位，然后使用一个整数来表示这些二进制位。如果我们需要判断的字符存在于字符串中，那么对应的二进制位就是1，否则就是0。最后，我们可以使用位运算来比较这个整数和目标二进制位是否一致。

    String str = "hello world";
    int flags = 0;
    for (char c : str.toCharArray()) {
        flags |= 1 << (c - 'a');
    }
    if ((flags & (1 << ('w' - 'a'))) != 0) {
        System.out.println("包含字符w");
    }

四、使用先进的算法

除了以上方法，我们可以使用某些先进的算法来进行contains的优化。例如，Boyer-Moore算法和Knuth-Morris-Pratt算法等，它们都是专门用于字符串匹配的算法，在某些情况下可以比Java自带的contains方法更加高效。

    // Boyer-Moore算法示例代码
    public static boolean contains(String str, String sub) {
        int i = sub.length() - 1;
        int j = i;
        int k = i;
        while (j >= 0 && i < str.length()) {
            if (sub.charAt(j) == str.charAt(i)) {
                j--;
                i--;
            } else {
                k = k + sub.length() - Math.min(j, 1 + last(sub.charAt(j), sub));
                i = k;
                j = sub.length() - 1;
            }
        }
        return j < 0;
    }
    
    private static int last(char c, String str) {
        for (int i = str.length() - 2; i >= 0; i--) {
            if (str.charAt(i) == c) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

五、使用Java 9中添加的contains方法

在Java 9中，String和CharSequence类都增加了一个新的contains方法，该方法允许我们指定搜索的起始和结束位置，从而可以更加精确地控制contains方法的搜索范围，从而提高性能。

    String str = "hello world";
    if (str.contains("wor", 0)) {
        System.out.println("包含字符串wor");
    }

在开发中，写出高效的contains方法不仅可以提高程序的性能，也是优秀程序员的必备技能之一。使用正确的数据结构、使用位运算替换字符串比较、使用先进的算法和使用Java 9中添加的contains方法，都是优化contains方法效率的有效方式。