Java数据结构(一)：稀疏数组

目录

稀疏数组的定义

稀疏数组案例

代码实现

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稀疏数组的定义

稀疏数组(sparse array)是一种只为数组中的非零元素分配内存的特殊类型数组，内存中存储 了稀疏数组中非零元素的下标和值。可以看做是普通数组的压缩，普通数组是值无效数据量远大于有效数据量的数组。

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

稀疏数组案例

一个普通二维数组里面存在大量的无效数据的时候，我们可以使用稀疏数组对原数组进行压缩。如下图所示：

代码实现

实现功能一：给出一个普通二维数组，将其压缩为稀疏数组，然后存放到磁盘。

实现功能二：能够从磁盘读取到存在稀疏数组的文件，还原为二维数组。

功能一的代码如下：

package com.chtw.sparsearray;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;

public class SparseArrayTest {

	public static void main(String[] args) {
		//定义一个普通二位数组，我们以图片中的数组为例
		int array[][] = new int[7][7];
		
		
		array[1][5] = 9;
		array[2][2] = 5;
		array[4][0] = 7;
		array[5][4] = 4;
		printArray(array);
		
		//先要获取稀疏数组的长度
		int sparseArrayLength = getSparseArrayLength(array);
		
		//定义一个稀疏数组
		int sparseArr[][] = new int[sparseArrayLength][3];
		
		// 第一行，存放数组有多少行，多少列，有多少个非 0 值
		sparseArr[0][0] = array.length;
		sparseArr[0][1] = array[0].length;
		sparseArr[0][2] = sparseArrayLength-1;//非零值就为稀疏数组的长度减一
		
		//将其他值赋值到稀疏数组当中
		fillSparseArray(array, sparseArr);
		System.out.println("==================================================");
		//打印稀疏数组
		printArray(sparseArr);
		
		//保存稀疏数组到本地
		
		try {
			saveSparseArray(sparseArr, "C:\\Users\\CHTW\\Desktop\\");
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		
	}

	/**
	 * 打印数组的方法
	 * @param array
	 */
	public static void printArray(int array[][]) {
		for (int[] row : array) {
			for (int item : row) {
				System.out.printf("%d\t", item);
			}
			System.out.println();
		}
	}
	
	/**
	 * 获取稀疏数组的长度
	 * @param array 原二维数组
	 * @return 稀疏数组的长度
	 */
	public static int getSparseArrayLength(int array[][]) {
		// 1. 计算一共有多少个非零值
		int sum = 0;
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
				if (array[i][j] != 0)
					sum++;
			}
		}
		return sum+1;
	}
	
	/**
	 * 填充稀疏数组
	 * @param array 原二维数组
	 * @param sparseArr 稀疏数组
	 */
	public static void fillSparseArray(int array[][],int sparseArr[][]) {
		int count = 0;
		for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			for (int j = 0; j < array[i].length; j++) {
				if (array[i][j] != 0) {
					count++;
					sparseArr[count][0] = i;
					sparseArr[count][1] = j;
					sparseArr[count][2] = array[i][j];
				}
			}
		}
	}
	
	/**
	 * 保存稀疏数组
	 * @param sparseArr 稀疏数组
	 * @param filePath 文件路径
	 * @throws FileNotFoundException 
	 * @throws IOException 
	 */
	public static void saveSparseArray(int sparseArr[][],String filePath) throws Exception {
		File file = new File(filePath+"sparseArray.txt");
        if(!file.exists()){
            file.createNewFile();
        }
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
        for (int[] row : sparseArr) {
			for (int item : row) {
				fos.write((item+" ").getBytes());
			}
			fos.write("\n".getBytes());
		}
        System.out.println("保存成功");
        fos.flush();
        fos.close();
	}
	
	
}

运行结果如下：

打开保存的文件，文件内容如下：

和我们的稀疏数组保持一致的。

功能二的实现代码如下：添加两个方法即可

    /**
	 * 从文件读取稀疏数组
	 * @param filePath 文件路径
	 * @return
	 */
	public static int[][] readSparseArray(String filePath) throws Exception{
		File file = new File(filePath);
		FileInputStream in = new FileInputStream(file);
		BufferedReader bfr=new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); 
		String data=null;
		int count = 0;//计算稀疏数组的长度
		String str="";//读取出来是字符串
		try {
			while((data=bfr.readLine())!=null){
				str += data;
				str += "\n";
				count++;
			}
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		//定义一个int类型的二维数组，来装读取出来的数据
		int sparseArray[][] = new int[count][3];
		
		//按照分行将str分为多组数据
		String strArr1[] = str.split("\n");
		
		//遍历strArr1
		for(int i =0;i

再main函数中添加代码测试：

输出结果为：

和原来的数据是保持一致的。