数据结构与算法——串、数组和广义表(特殊矩阵的压缩存储)

特殊矩阵的压缩存储

矩阵的常规存储:将矩阵描述为一个二维数组。
矩阵的常规存储的特点:1、可以对其元素进行随机存取;2、矩阵运算非常简单;3、存储的密度为1.
特殊矩阵:值相同的元素很多且呈某种规律分布;零元素多。(对称矩阵、对角矩阵、三角矩阵、稀疏矩阵)
压缩存储:若多个数据元素的值都相同,则只分配一个元素值的存储空间,且零元素不占存储空间。

1、对称矩阵

特点:aij=aji(1<=i,j<=n)
存储方法:只存储下(或上)三角包括主对角线的数据元素,共占用n(n+1)/2个元素空间。
数据结构与算法——串、数组和广义表(特殊矩阵的压缩存储)_第1张图片
存储结构:可以以行序为主序将元素存放在一个一维数组中。

元素 a11 a21 a31 a32 ann
k 0 1 2 3 n(n+1)/2-1

下半三角:对于aij来说,其在一维数组中的下标k=i(i-1)/2+j-1。

2、对角矩阵

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3、对角矩阵

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对角矩阵使用二维数组进行存储。以0为主对角线展开。

4、稀疏矩阵

矩阵中非零元素占所有元素小于5%的矩阵叫稀疏矩阵。
存储方法:
1、三元组顺序存储,包括非零元素所在行和所在列以及非零元素的值,再加上矩阵的大小(总行数,总列数)。
例如:{(1(行),2(列),12(值)),(3,5,25),… }
三元顺序表优点:非零元在表中按行序有序存储,因此便于进行依行顺序处理的矩阵运算。
缺点:不能随机存取。若按行号存取某一行中的非零元,则需从头开始进行查找。
2、十字链表——链式存储方法,它能够灵活地插入因运算产生的新的非零元素,删除因运算而产生的新的零元素,实现矩阵的各种运算。
在十字链表中,矩阵的每个非零元素用一个结点表示,该节点除了(row,col,value)以外,还要有两个域:

  • right:用于链接同一行中的下一个非零元素;
  • down:用以链接同一列中的下一个非零元素。
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    举例说明:
    数据结构与算法——串、数组和广义表(特殊矩阵的压缩存储)_第6张图片

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