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如何在Java中使用函數實現二維數組的遍歷?

WBOY
發布: 2023-05-07 19:34:06
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前言

對於陣列遍歷,基本上每個開發者都寫過,遍歷本身沒什麼好說的,但是當我們在遍歷的過程中,有一些複雜的業務邏輯時,將會發現程式碼的層級會逐漸加深

如一個簡單的case,將一個二維數組中的偶數找出來,保存到一個列表中

二維數組遍歷,每個元素判斷下是否為偶數,很容易就可以寫出來,如:

public void getEven() {
    int[][] cells = new int[][]{{1, 2, 3, 4}, {11, 12, 13, 14}, {21, 22, 23, 24}};
    List<Integer> ans = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < cells.length; i ++) {
        for (int j = 0; j < cells[0].length; j++) {
            if ((cells[i][j] & 1) == 0) {
                ans.add(cells[i][j]);
            }
        }
    }
    System.out.println(ans);
}
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上面這個實作沒啥問題,但是這個程式碼的深度很容易就有三層了;當上面這個if中如果再有其他的判定條件,那麼這個代碼層級很容易增加了;二維數組還好,如果是三維數組,一個遍歷就是三層;再加點邏輯,四層、五層不也是分分鐘的事情麼

那麼問題來了,程式碼層級變多之後會有什麼問題呢?

#只要程式碼能跑,又能有什麼問題呢? !

1. 函數方法消減程式碼層級

由於多維數組的遍歷層級天然就很深,那麼有辦法進行消減麼?

要解決這個問題,關鍵是要抓住重點,遍歷的重點是什麼?取得每個元素的座標!那我們可以怎麼做?

定義一個函數方法,輸入的就是函數座標,在這個函數體中執行我們的遍歷邏輯即可

基於上面這個思路,相信我們可以很容易寫一個二維的數組遍歷通用方法

public static void scan(int maxX, int maxY, BiConsumer<Integer, Integer> consumer) {
    for (int i = 0; i < maxX; i++) {
        for (int j = 0; j < maxY; j++) {
            consumer.accept(i, j);
        }
    }
}
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主要上面的實現,函數方法直接使用了JDK預設提供的BiConsumer,兩個傳參,都是int 數組下表;無回傳值

那上面這個怎麼用呢?

同樣是上面的例子,改一下之後,如:

public void getEven() {
    int[][] cells = new int[][]{{1, 2, 3, 4}, {11, 12, 13, 14}, {21, 22, 23, 24}};
    List<Integer> ans = new ArrayList<>();
    scan(cells.length, cells[0].length, (i, j) -> {
        if ((cells[i][j] & 1) == 0) {
            ans.add(cells[i][j]);
        }
    });
    System.out.println(ans);
}
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相比於前面的,貌似也就少了一層而已,好像也沒什麼了不起的

但是,當陣列變成三維、四維、無維時,這個改動的寫法層級都不會改變哦

2. 遍歷中return支援

#前面的實現對於正常的遍歷沒啥問題;但是當我們在遍歷過程中,遇到某個條件直接返回,能支持麼?

如一個遍歷二維數組,我們希望判斷其中是否有偶數,那麼可以怎麼整?

仔細琢磨一下我們的scan方法,希望可以支援return,主要的問題點就是這個函數方法執行之後,我該怎麼知道是繼續循環還是直接return呢?

很容易想到的就是執行邏輯中,添加一個額外的返回值,用於標記是否中斷循環直接返回

基於此思路,我們可以實現一個簡單的demo版本

定義一個函數方法,接受循環的下標返回值

@FunctionalInterface
public interface ScanProcess<T> {
    ImmutablePair<Boolean, T> accept(int i, int j);
}
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循環通用方法就可以相應的改成:

public static <T> T scanReturn(int x, int y, ScanProcess<T> func) {
    for (int i = 0; i < x; i++) {
        for (int j = 0; j < y; j++) {
            ImmutablePair<Boolean, T> ans = func.accept(i, j);
            if (ans != null && ans.left) {
                return ans.right;
            }
        }
    }
    return null;
}
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基於上面這種思路,我們的實際使用姿勢如下:

@Test
public void getEven() {
    int[][] cells = new int[][]{{1, 2, 3, 4}, {11, 12, 13, 14}, {21, 22, 23, 24}};
    List<Integer> ans = new ArrayList<>();
    scanReturn(cells.length, cells[0].length, (i, j) -> {
        if ((cells[i][j] & 1) == 0) {
            return ImmutablePair.of(true, i + "_" + j);
        }
        return ImmutablePair.of(false, null);
    });
    System.out.println(ans);
}
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上面這個實現可滿足我們的需求,唯一有個別扭的地方就是返回,總有點不太優雅;那麼除了這種方式之外,還有其他的方式麼?

既然考慮了回傳值,那麼再考慮傳參呢?透過一個定義的參數來裝在是否中斷以及回傳結果,是否可行呢?

基於這個思路,我們可以先定義一個參數包裝類別:

public static class Ans<T> {
    private T ans;
    private boolean tag = false;

    public Ans<T> setAns(T ans) {
        tag = true;
        this.ans = ans;
        return this;
    }

    public T getAns() {
        return ans;
    }
}

public interface ScanFunc<T> {
    void accept(int i, int j, Ans<T> ans)
}
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我們希望透過Ans這個類別來記錄循環結果,其中tag=true,則表示不用繼續循環了,直接返回ans結果吧

與之對應的方法改造及實例如下:

public static <T> T scanReturn(int x, int y, ScanFunc<T> func) {
    Ans<T> ans = new Ans<>();
    for (int i = 0; i < x; i++) {
        for (int j = 0; j < y; j++) {
            func.accept(i, j, ans);
            if (ans.tag) {
                return ans.ans;
            }
        }
    }
    return null;
}
public void getEven() {
    int[][] cells = new int[][]{{1, 2, 3, 4}, {11, 12, 13, 14}, {21, 22, 23, 24}};
    String ans = scanReturn(cells.length, cells[0].length, (i, j, a) -> {
        if ((cells[i][j] & 1) == 0) {
            a.setAns(i + "_" + j);
        }
    });
    System.out.println(ans);
}
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這樣看起來就比前面的要好一點了

實際跑一下,看下輸出是否和我們預期的一致;

如何在Java中使用函數實現二維數組的遍歷?

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