java 数组求和 详解 java 数组求和 详解

在 Java 中，数组求和是一个常见的操作，可以通过多种方法实现，包括手动遍历、使用流（Stream API）或调用现成的库方法。以下是详细的介绍与代码实现。

1. 使用循环求和

1.1 for 循环

通过常规的 for 循环逐个遍历数组中的元素并累加求和：

代码实现

public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 int sum = 0;
 // 使用 for 循环
 for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
 sum += arr[i];
 }
 System.out.println("数组求和结果为: " + sum);
 }
}

运行结果

数组求和结果为: 15

1.2 for-each 循环

使用增强的 for-each 循环来遍历数组并求和，代码更简洁。

代码实现

public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 int sum = 0;
 // 使用 for-each 循环
 for (int num : arr) {
 sum += num;
 }
 System.out.println("数组求和结果为: " + sum);
 }
}

运行结果

数组求和结果为: 15

2. 使用 Stream API

Java 8 引入了流式编程，可以通过 Stream 的方法更高效地操作数组并求和。

2.1 使用 Arrays.stream()

通过 Arrays.stream() 创建一个流，并使用 sum() 方法直接求和。

代码实现

import java.util.Arrays;
public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 // 使用 Stream API
 int sum = Arrays.stream(arr).sum();
 System.out.println("数组求和结果为: " + sum);
 }
}

运行结果

数组求和结果为: 15

2.2 使用 IntStream.of()

除了 Arrays.stream()，也可以使用 IntStream.of() 来生成流并求和。

代码实现

import java.util.stream.IntStream;
public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 // 使用 IntStream.of()
 int sum = IntStream.of(arr).sum();
 System.out.println("数组求和结果为: " + sum);
 }
}

运行结果

数组求和结果为: 15

3. 使用递归

递归是一种通过函数调用自身来解决问题的方法。可以用递归计算数组的和。

代码实现

public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 // 调用递归方法
 int sum = sumArray(arr, arr.length - 1);
 System.out.println("数组求和结果为: " + sum);
 }
 // 递归方法
 public static int sumArray(int[] arr, int index) {
 if (index < 0) { // 递归结束条件
 return 0;
 }
 return arr[index] + sumArray(arr, index - 1);
 }
}

运行结果

数组求和结果为: 15

4. 使用第三方库

4.1 Apache Commons Lang 的 ArrayUtils

Apache Commons Lang 提供了数组操作工具类 ArrayUtils，可以方便地对数组进行操作。

代码实现

import org.apache.commons.lang3.ArrayUtils;
public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
 // 使用 ArrayUtils.sum()（假设自定义实现）
 int sum = ArrayUtils.sum(arr);
 System.out.println("数组求和结果为: " + sum);
 }
}

注意：ArrayUtils 并未直接提供 sum() 方法，但可以通过组合实现类似功能。通常需要引入外部依赖。

5. 多维数组求和

对于多维数组，可以通过嵌套循环实现求和。

代码实现

public class ArraySumExample {
 public static void main(String[] args) {
 int[][] arr = {
 {1, 2, 3},
 {4, 5, 6},
 {7, 8, 9}
 };
 int sum = 0;
 // 使用嵌套循环求和
 for (int[] row : arr) {
 for (int num : row) {
 sum += num;
 }
 }
 System.out.println("多维数组求和结果为: " + sum);
 }
}

运行结果

多维数组求和结果为: 45

6. 时间复杂度分析

单维数组

1. 循环求和

   • 时间复杂度：$O(n)$，需要遍历数组中的每个元素一次。
   • 空间复杂度：$O(1)$，只使用了常量级额外空间。

2. Stream API

   • 时间复杂度：$O(n)$，同样需要遍历数组。
   • 空间复杂度：$O(1)$，流的求和方法不会额外开辟内存。

3. 递归求和

   • 时间复杂度：$O(n)$，每个递归调用处理一个数组元素。
   • 空间复杂度：$O(n)$，递归调用需要使用栈存储每次调用的状态。

多维数组

• 如果数组是 $m\times n$ 的二维数组：
  • 时间复杂度：$O(m\times n)$，需要遍历所有元素。
  • 空间复杂度：$O(1)$。

7. 总结

选择适合的实现方法取决于具体需求、项目风格和数据规模。对于大部分场景，for 循环和 Stream 是首选。