有关《查找两个List中的不同元素》的问题解答与编程实践

 郑海波 2013-07-08

问题：

有List<String> list1和List<String> list2,两个集合各有上万个元素，怎样查找两个集合中不同的元素呢?

问题分析：

由于每个list中都有上万个元素，如果用简单的遍历查找算法，那么至少需要10000*10000次判断比较。显然，这样做的效率极低。那么有没有比较好的方案呢？经过我的思考，想出了2个办法。请大家评判。

方法一：遍历算法的改进算法

思路：对每一个list1中的元素，都在list2中查找一下，是否重复，如果不重复，则将该元素放到listDiff中。如果重复，则将该元素从list2中剔除。这样，能够减少遍历算法的时间复杂度，而且重复元素越多，该改进算法的运行时间就越短。当然，如果两个list的重复元素个数远远小于list的长度，则该算法的时间复杂度和遍历算法近似相同，会变的很慢而不切实际。

方法二：利用Map中无重复元素的特性

思路：将list1中元素首先复制到map<String,Integer>中,并将其Integer的值设置为1.然后再对list2中的元素，与map中元素比较。如果map中已经存在该String，那么map中对应String的Integer加1（表示字符串出现的次数），如果map中不存在，那么就将其复制到map中，并设置其Integer为1.那么，map中Integer值为1的元素所对应的String，就是两个list中不同的元素。

以下代码是在Java中实现，也可以用C++ STL进行测试。

1. import java.util.ArrayList;
2. import java.util.HashMap;
3. import java.util.List;
4. import java.util.Map;
5. /*
6. *@author: ZhengHaibo
7. *2013-07-08  Nanjing,Conris,China
8. */
9. public class TestMian {
10. private static final int ListLen = 10000;// 设置list的长度
11. private static final Integer flagUnique = 1;//无重复字符串的键值
12. public List<String> list1 = new ArrayList<String>();
13. public List<String> list2 = new ArrayList<String>();
14. public static void main(String[] args) {
15. // TODO Auto-generated method stub
16. TestMian mTest=new TestMian();
17. mTest.initList();
18. List<String> listDiff1=mTest.getDiffElementUseEach(mTest.list1,mTest.list2);//获得不同元素
19. mTest.initList();
20. List<String> listDiff2=mTest.getDiffElementUseMap(mTest.list1,mTest.list2);//获得不同元素
21. System.out.println("The number of diff element is: "+listDiff1.size());
22. System.out.println("The number of diff element is: "+listDiff2.size());
23. //mTest.printList(listDiff1);
24. //mTest.printList(listDiff2);
25. }
26. // 初始化list中的元素，并保证有相同的元素
27. public void initList() {
28. list1.clear();
29. list2.clear();
30. for (int i = 0; i < ListLen; i++) {
31. list1.add("conris_list_of" + i + "test");
32. list2.add("conris_list_of" + 3 * i + "test");
33. }
34. }
35. //获得连个list中的不同元素，查找删除法
36. public List<String> getDiffElementUseEach(List<String> list1,List<String> list2) {
37. System.out.println("-----------------------方法1----------------------");
38. long runtime = System.nanoTime();// 开始计时
39. List<String> diffList = new ArrayList<String>();// 用于保存两个list中不同的元素
40. for (String string:list1) {//消除list1本身的重复元素
41. int index=list2.indexOf(string);
42. if (index==-1) {//说明list2中不存在此元素
43. diffList.add(string);
44. }else{//list2存在此元素，那么删除此元素
45. list2.remove(index);
46. }
47. }
48. for(String string:list2){//此时，liat2中的重复元素已经删除了，只需要复制到diffList中即可
49. diffList.add(string);
50. }
51. System.out.println("getDiffElementUseRemove run time:"
52. + (System.nanoTime() - runtime));
53. return diffList;
54. }
55. //获得两个list中的不同元素，map方法
56. public List<String> getDiffElementUseMap(List<String> list1,List<String> list2){
57. System.out.println("-----------------------方法2----------------------");
58. long runtime = System.nanoTime();//开始计时
59. //利用map中不能有重复元素的特点
60. Map<String, Integer> map = new HashMap<String,Integer>(list1.size()+ list2.size());
61. List<String> diffList = new ArrayList<String>();//用于保存两个list中不同的元素
62. for (String string : list1) {
63. map.put(string,flagUnique);//先将list1中元素复制到map中保存
64. }
65. for (String string : list2) {
66. Integer key = map.get(string);// 获得键值
67. if (key != null) {//如果map中已经存在该元素，说明list1中存在该元素，那么将其key加1
68. map.put(string, ++key);
69. continue;
70. }else{//如果不存在，则放入map中
71. map.put(string,flagUnique);
72. }
73. }
74. for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()){
75. if (entry.getValue() == flagUnique)//在map中，键值为flagUnique的元素即为无重复的元素
76. {
77. diffList.add(entry.getKey());
78. }
79. }
80. System.out.println("getDiffElementUseMap run time:"
81. + (System.nanoTime() - runtime));
82. return diffList;
83. }
84. public void printList(List<String> list){
85. for(int i=0;i<list.size();i++){
86. System.out.println(list.get(i));
87. }
88. }
89. }

实验结果：

当ListLen设置为10000时：

结果1：

1. -----------------------方法1----------------------
2. getDiffElementUseRemove run time:2015792051
3. -----------------------方法2----------------------
4. getDiffElementUseMap run time:37966034
5. The number of diff element is: 13332
6. The number of diff element is: 13332

当ListLen设置为100000时：等了半天方法1没有运行出来结果，方法2的运行结果如下：

1. -----------------------方法2----------------------
2. getDiffElementUseMap run time:471017640
3. The number of diff element is: 133332

可见当数据量达到100000时（增大10倍），方法二仍然可以工作，而且时间也随着数据量增大线性增加。

而方法1很久也没有运行出来结果…

由此可见，利用HashMap的方法速度更快，能够满足基本要求。不知道大家还有哪些想法可以交流交流。希望对大家有帮助。

PS：如果用C++ STL实现的话，运行速度将更快！没事的时候再试试~~