Java中高效查找数组/集合的最大值、最小值及其索引-java教程-PHP中文网

Java中高效查找数组/集合的最大值、最小值及其索引

心靈之曲

发布： 2025-10-18 11:55:10

原创

460人浏览过

Java中高效查找数组/集合的最大值、最小值及其索引

本文旨在探讨在java中从用户输入数组或集合中查找最大值、最小值及其对应索引的有效方法。文章将首先分析常见初始化错误导致的问题，随后介绍两种核心策略：基于循环迭代的直接比较法和利用java集合框架（如`arraylist`和`collections.sort()`）的优化方法，并提供详细的代码示例及索引获取技巧。

1. 理解常见问题与初始化陷阱

在处理用户输入的数组时，一个常见的错误是过早地初始化最小值（min）和最大值（max）变量。例如，如果将min和max初始化为array[0]，而此时array[0]尚未被用户输入赋值，它将保持其默认值（对于int类型是0）。如果后续所有用户输入都是正数，那么min变量将错误地保持为0，而不是实际的最小输入值。

错误示例分析：

int array[] = new int[in]; // 此时 array 中的所有元素都是0
int min = array[0];        // min 被初始化为 0
int max = array[0];        // max 被初始化为 0

// 如果用户只输入正数，min 将始终保持 0

登录后复制

正确的做法是确保min和max在第一次比较之前，已经被赋予了数组中第一个有效元素的值，或者使用Java提供的整型最大/最小值常量进行初始化。

2. 基于循环迭代的查找方法

这种方法通过遍历数组中的每个元素，并与当前的min和max值进行比较来更新它们。为了避免上述初始化陷阱，我们可以采用以下两种策略：

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

策略一：使用第一个实际输入值初始化

在读取第一个元素后，立即用它来初始化min和max。

import java.util.Scanner;

public class ArrayMinMaxIterative {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.print("Enter the number of elements you want to store: ");
        int in = sc.nextInt();

        int[] array = new int[in];
        int min = 0;
        int max = 0;
        int minIndex = -1;
        int maxIndex = -1;

        for (int i = 0; i < in; i++) {
            System.out.print("Input number " + (i + 1) + " :");
            array[i] = sc.nextInt();

            // 第一个元素用于初始化 min, max, minIndex, maxIndex
            if (i == 0) {
                min = array[i];
                max = array[i];
                minIndex = i;
                maxIndex = i;
            } else {
                if (array[i] > max) {
                    max = array[i];
                    maxIndex = i;
                }
                if (array[i] < min) { // 注意这里使用独立的 if，而不是 else if，确保 min 和 max 都能正确更新
                    min = array[i];
                    minIndex = i;
                }
            }
        }
        sc.close();

        System.out.print("The input array is: ");
        for (int val : array) {
            System.out.print(val + " ");
        }
        System.out.println("\n--------------------");
        System.out.println("The highest number is: " + max + " at index: " + maxIndex);
        System.out.println("The lowest number is: " + min + " at index: " + minIndex);
    }
}

登录后复制

策略二：使用整型最大/最小值常量初始化

纳米搜索

纳米搜索：360推出的新一代AI搜索引擎

查看详情

将min初始化为Integer.MAX_VALUE（Java中最大的整数值），将max初始化为Integer.MIN_VALUE（Java中最小的整数值）。这样，任何用户输入的值都将小于或等于Integer.MAX_VALUE，并大于或等于Integer.MIN_VALUE，从而确保第一次比较就能正确更新min和max。

import java.util.Scanner;

public class ArrayMinMaxConstants {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.print("Enter the number of elements you want to store: ");
        int in = sc.nextInt();

        int[] array = new int[in];
        int min = Integer.MAX_VALUE; // 初始化为最大可能值
        int max = Integer.MIN_VALUE; // 初始化为最小可能值
        int minIndex = -1;
        int maxIndex = -1;

        for (int i = 0; i < in; i++) {
            System.out.print("Input number " + (i + 1) + " :");
            array[i] = sc.nextInt();

            if (array[i] > max) {
                max = array[i];
                maxIndex = i;
            }
            if (array[i] < min) {
                min = array[i];
                minIndex = i;
            }
        }
        sc.close();

        System.out.print("The input array is: ");
        for (int val : array) {
            System.out.print(val + " ");
        }
        System.out.println("\n--------------------");
        System.out.println("The highest number is: " + max + " at index: " + maxIndex);
        System.out.println("The lowest number is: " + min + " at index: " + minIndex);
    }
}

登录后复制

3. 利用Java集合框架的优化方案

Java的集合框架提供了更简洁和强大的工具来处理这类问题，特别是当数组大小不确定或需要更多灵活性时，ArrayList配合Collections工具类是一个很好的选择。

核心思想：

使用ArrayList动态存储用户输入。
对ArrayList进行排序，这样最小值和最大值就分别位于列表的首位和末位。
为了获取原始索引，保留一份未排序的ArrayList副本，然后使用indexOf()方法查找。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class ArrayListMinMax {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.print("Enter the number of elements you want to store: ");
        int in = sc.nextInt();

        List<Integer> elements = new ArrayList<>(); // 用于存储用户输入
        for (int i = 0; i < in; i++) {
            System.out.print("Input number " + (i + 1) + " :");
            elements.add(sc.nextInt());
        }
        sc.close();

        // 复制一份原始列表，用于后续查找索引
        List<Integer> unsortedElements = new ArrayList<>(elements);

        // 对列表进行排序
        Collections.sort(elements);

        // 排序后，最小值在第一个位置，最大值在最后一个位置
        int min = elements.get(0);
        int max = elements.get(elements.size() - 1);

        System.out.println("\n--------------------");
        System.out.println("The highest number is: " + max);
        System.out.println("The lowest number is: " + min);

        // 从未排序的列表中查找最小值和最大值的索引
        // 注意：indexOf() 方法返回第一次出现的索引
        System.out.println("Index of Min Value is : " + unsortedElements.indexOf(min));
        System.out.println("Index of Max Value is : " + unsortedElements.indexOf(max));
    }
}

登录后复制

4. 获取最小值和最大值的索引

无论是迭代方法还是集合排序方法，获取索引都是一个关键需求。

迭代方法： 在每次更新min或max时，同时更新对应的minIndex或maxIndex变量，存储当前元素的索引i。
集合排序方法： 由于Collections.sort()会改变元素的顺序，直接在排序后的列表中查找索引是无意义的。因此，需要先复制一份原始的、未排序的列表。然后，使用List.indexOf(Object o)方法在未排序的列表中查找最小值和最大值的索引。需要注意的是，indexOf()方法只返回目标元素第一次出现的索引。如果列表中存在重复的最小值或最大值，它将返回其中一个的索引。

总结

本文介绍了在Java中查找数组或ArrayList中最大值、最小值及其索引的两种主要方法：

基于循环迭代的直接比较法： 适用于基本数组，通过遍历元素并实时更新min/max及其索引。关键在于正确的初始化策略（使用第一个元素初始化或使用Integer.MAX_VALUE/Integer.MIN_VALUE）。
利用Java集合框架的优化方案： 适用于ArrayList，通过Collections.sort()快速定位min/max。为了获取原始索引，必须保留一份未排序的副本，并使用indexOf()方法。

选择哪种方法取决于具体需求和场景：