Java 数据结构与算法学习笔记（稀疏数组与队列）

数据结构和算法的关系

1）数据结构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。

数据结构

一、数据结构的分类

数据结构包括：线性结构与非线性结构

1.1 线性结构

1）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。

2）线性结构有两种不同的存储结构，即顺序存储结构（比如说数组）和链式存储结构（链表）。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。

3）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。

1.2 非线性结构

1）数据元素之间不存在一对一的线性关系

2）非线性结构包括：二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构。

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二、稀疏数组和队列

2.1 稀疏数组 （sparsearray）

为了介绍稀疏数组，我们先来看一个实际需求：

要编写一个五子棋程序，使其拥有存盘退出和续上盘的功能

然而使用二维数组有很多不好的地方，因为该二维数组的很多值是默认值0, 因此记录了很多没有意义的数据.所以我们可以用稀疏数组来优化。

稀疏数组基本介绍

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

下面是二维数组和稀疏数组相互转换的思路：

1.二维数组转稀疏数组的代码实现：https://www.jianshu.com/p/94b241c5b87f

2.2 队列

队列的一个应用场景：银行排队，假如有四个前台，每个前台服务完一位客户后就会从最先到排队人员叫一位客户继续服务，如此循环。

队列介绍：

1）队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。

2）遵循先入先出的原则。即：先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出

用数组模拟队列：

1）队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图, 其中 maxSize 是该队列的最大容量。

2）因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量 front及 rear分别记录队列前后端的下标，front指向队列的第一个元素，rear指向队列的最后一个元素，front 会随着数据输出（拿数据）而改变，而 rear则是随着数据输入（存数据）而改变，如图所示:

使用数组构建一个环形队列，思路如下：

1）将尾指针往后移：rear+1 , 当rear == front时 【代表队列里面没有数据】

2）若尾指针 rear 小于队列的最大下标 maxSize-1，则将数据存入 rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。 尾索引的下一个为头索引时表示队列满，即当 (rear + 1) % maxSize == front时【队列满，无法再存数据进去】

2.用数组模拟环形队列的代码实现：https://www.jianshu.com/p/94b241c5b87f

三、链表（Linked List）

地址：https://www.jianshu.com/p/3ed34b6931c3