如何在Java数组中查找重复元素及其优化

# 1. Java数组基础概念

在Java中，数组是一种数据结构，用来存储相同类型的元素序列。通过索引，我们可以方便地访问和修改数组中的元素。数组的长度在创建后不可改变，索引从0开始递增。数组在内存中是连续存储的，这也是其快速访问的优势之一。数组在很多场景下都有广泛的应用，比如存储一组数据、实现队列或栈等数据结构。

在Java中声明和初始化数组可以使用以下语法：

int[] array = new int[5]; // 声明并初始化长度为5的整数数组
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; // 直接初始化数组内容

通过数组索引可以轻松访问和修改数组元素，例如：

int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};
int element = array[2]; // 访问索引为2的元素，结果为3
array[3] = 10; // 修改索引为3的元素值为10

对于Java数组的概念和基本操作，了解清楚将有助于我们更好地理解如何在数组中查找重复元素。

# 2.1 粗暴遍历法

在处理数组中查找重复元素时，最直观的方法是通过粗暴遍历整个数组来检测是否存在重复元素。这种方法虽然简单易行，但其效率不高，尤其是在数组元素较多的情况下，时间复杂度会随之增加。

### 2.1.1 思路简介

粗暴遍历法的思路非常直接：从数组的第一个元素开始，逐个比较后续元素是否与当前元素相同，如果找到相同的元素，则说明存在重复。这种方法基本上不依赖任何额外数据结构，只需简单的循环遍历即可完成。

### 2.1.2 算法实现及其效率分析

public boolean containsDuplicate(int[] nums) {
    for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
        for (int j = i + 1; j < nums.length; j++) {
            if (nums[i] == nums[j]) {
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

对于长度为 n 的数组，粗暴遍历法的时间复杂度为 O(n^2)，因为需要两重循环来遍历所有元素。空间复杂度为 O(1)，只有常数级的额外空间开销。

### 2.1.3 缺点和优化空间

粗暴遍历法的最大缺点在于效率较低，尤其是对于大规模数组而言，时间复杂度较高，且算法在发现第一个重复元素后并未停止继续查找，浪费了一定的计算资源。优化的空间主要在于降低时间复杂度，提高算法的查找效率。

## 2.2 利用HashMap

为了改善查找重复元素的效率，可以利用HashMap这一数据结构来实现更快速的算法。HashMap的查询时间复杂度为 O(1)，能够显著提高查找的效率。

### 2.2.1 HashMap原理及使用方法

HashMap基于哈希表实现，通过 key-value 键值对的形式存储数据。在查找元素时，HashMap会根据 key 的哈希值快速定位对应的 value，因此具有快速查找的优势。

### 2.2.2 将数组元素作为HashMap的键

public boolean containsDuplicate(int[] nums) {
    Map