数据结构之稀疏数组的使用场景及实现

Posted 2020-12-08 beentogether

一、数据结构与算法的关系

1.数据data结构(structure)是一门研究组织数据方式的学科，有了编程语言也就有了数据结构.学好数据结构可以编写出更加漂亮,更加有效率的代码。

2.要学习好数据结构就要多多考虑如何将生活中遇到的问题,用程序去实现解决.

3.程序 = 数据结构 + 算法

4.数据结构是算法的基础, 换言之，想要学好算法，需要把数据结构学到位。

二、数据结构

1.数据结构包括：线性结构和非线性结构。

　　线性结构 线性结构作为最常用的数据结构，其特点是数据元素之间存在一对一的线性关系

　　线性结构有两种不同的存储结构，即顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储的线性表称为顺序表，顺序表中的存储元素是连续的

　　链式存储的线性表称为链表，链表中的存储元素不一定是连续的，元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息

　　线性结构常见的有：数组、队列、链表和栈，后面我们会详细讲解.

2.非线性结构 非线性结构包括：二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构

三、稀疏(sparsearray)数组

基本介绍

　　当一个数组中大部分元素为０，或者为同一个值的数组时，可以使用稀疏数组来保存该数组。

稀疏数组的处理方法是:

　　1) 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值

　　2) 把具有不同值的元素的行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模

稀疏数组举例说明：

存在一个6行7列的二维数组，可以转换成稀疏数组来进存储，可转换为

      

 

 

 稀疏数组固定是有三列，而且第一行的数据也是固定的，[0][1]是原数组的行数，[0][2]是原数组的列数，[0][3]是原数组中不为0的值的个数。

稀疏数组除了第一行之外，其余的各行存储的是原数组中不为0的数在原数组中的行号、列号和值。比如稀疏数组的第1行，存储的是数值22在原数组中的位置以及值域。

 

 

稀疏数组的应用场景

　　编写的五子棋程序中，有存盘退出和续上盘的功能。

 

 

 代码实现

/**
 * 五子棋算法：稀疏数组
 */
public class sparseArray {
    public static void main(String[] args) {
        //先创建原始数组，11行，11列,0表示没有落子，1表示黑子，2表示篮子
        int [][] originalArray = new int[11][11];
        originalArray[1][2] = 1;
        originalArray[2][3] = 2;

        //打印原始数组
        int sum = 0;//sum是用来记录原始数组中大于0的数值的个数
        for (int[] rows : originalArray) {
            for (int data : rows) {
                System.out.printf("%d	",data);
                if(data!=0){
                    sum++;
                }
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("sum = "+sum);

        //创建稀疏数组
        int [][] sparseArray = new int[sum+1][3];
        //给稀疏数组的第一行复制
        sparseArray[0][0] = originalArray.length;
        sparseArray[0][1] = originalArray[0].length;
        sparseArray[0][2] = sum;

        int count = 0;//记录稀疏数组的行号
        //便利原数组，给稀疏数组赋值
        for (int i = 0; i < originalArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < originalArray[i].length; j++) {
                if(originalArray[i][j]!=0){
                    count++;
                    sparseArray[count][0] = i;
                    sparseArray[count][1] = j;
                    sparseArray[count][2] = originalArray[i][j];
                }
            }
        }

        //将稀疏数组保存到文件中
        File file = new File("文件地址");
        FileWriter fileWriter = null;
        try {
            fileWriter = new FileWriter(file);
            for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
                for (int j = 0; j < sparseArray[i].length; j++) {
                    fileWriter.write(sparseArray[i][j]+"	");
                }
                fileWriter.write("
");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                fileWriter.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //读取文件中的稀疏数组
        FileReader fileReader = null;
        BufferedReader bufferedReader = null;
        String lineVal;//一行的记录
        int row = 0;//记录行号
        try {
            fileReader = new FileReader(file);
            bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);

            while ((lineVal = bufferedReader.readLine()) != null){
                String[] split = lineVal.split("	");
                sparseArray[row][0] = Integer.parseInt(split[0]);
                sparseArray[row][1] = Integer.parseInt(split[1]);
                sparseArray[row][2] = Integer.parseInt(split[2]);
                row++;
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                fileReader.close();
                bufferedReader.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //打印稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组为~~~~~~~");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
            System.out.printf("%d	%d	%d	
",sparseArray[i][0],sparseArray[i][1],sparseArray[i][2]);
        }



        //在将稀疏数组转为原数组
        int newArray[][] = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];

        for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
            newArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
        }

        //重新打印原数组
        System.out.println("原数组为~~~~~~~~");
        for (int[] rows : newArray) {
            for (int data : rows) {
                System.out.printf("%d	",data);
            }
            System.out.println();
        }

    }
}

 运行结果

0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    1    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    2    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
sum = 2
稀疏数组为~~~~~~~
11    11    2    
1    2    1    
2    3    2    
原数组为~~~~~~~~
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    1    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    2    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    
0    0    0    0    0    0    0    0    0    0    0