ArrayList的contains方法和HasMap的containsKey效率差十倍

问题源自于leetcode上的一道题：

twoSum:

Given an array of integers, return indices of the two numbers such that they add up to a specific target.

You may assume that each input would have exactly one solution.

Example:

Given nums = [2, 7, 11, 15], target = 9,

Because nums[0] + nums[1] = 2 + 7 = 9,
return [0, 1].

这道题 一般的解决方法是的一个比较容易想到的解决方法是：进行两次遍历，但是复杂度会达到O(n2)。一个比较好的解决方法是使用HashMap复杂度可以降低到O(n)。一开始我根据类似用HashMap的思想，使用ArrayList来做，代码如下：

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        
        for(int i=0; i<nums.length; i++){
        	if(list.contains(target-nums[i])){
        		return new int[]{list.indexOf(target-nums[i]), i};
        	}
        	list.add(nums[i]);
        }
        return null;
    }

结果发现效率和笨方法差不多，运行时间根本没有得到改善，网站上的测试用例的运行时间是56ms，仅beat百分十几。后来用HashMap来做：

public int[] twoSum(int[] nums, int target) {
        HashMap<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();        
        for(int i=0; i<nums.length; i++){
        	if(map.containsKey(target-nums[i])){
        		return new int[]{map.get(target-nums[i]), i};
        	}
        	map.put(nums[i], i);
        }
        return null;
    }

效率得到明显改善：6ms，这两段代码唯一的不同之处就是一个用ArrayList存储元素，另一个用HashMap。效率相差了近10倍！

为什么会有这么大的差距呢：

原因时ArrayList使用的是数组来存储元素，而HashMap使用哈希表来存储元素。在上面两段代码中，效率拉开差距的是在contains和containsKey方法上。

ArrayList的contains方法是通过调用自己的index of方法来判断的：

public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

可以看到，在源码中，index方法把整个数组顺序遍历了一遍，这种查找方法无疑是效率最低的。

在HashMap，key被存储到hash表中，查找时是在hash表上进行查找，关于hash表的查找方法很简单这里就不赘述了。

public boolean containsKey(Object key) {
        return getNode(hash(key), key) != null;
    }

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
            if (first.hash == hash && // always check first node
                ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return first;
            if ((e = first.next) != null) {
                if (first instanceof TreeNode)
                    return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        return e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        return null;
    }

总之，如果要用contains方法，用HashMap来代替要远远快于ArrayList，如果要遍历的话还是用ArrayList吧。