【数据结构与算法】稀疏数组
文章目录
- 一：为什么会使用稀疏数组
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- 1.1 先看一个实际的需求
- 1.2 基本介绍
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- 1.2.1 稀疏数组的处理方法
- 1.2.2 数组的举例说明
- 1.2.3 应用实例
- 1.2.4 整体思路分析
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- 二维数组转稀疏数组的思路
- 稀疏数组转原始的二维数组的思路
- 二：代码实现
-
- 2.1 创建一个原始的11*11二维数组
- 2.2 将二维数组转化为稀疏数组
- 2.3 将稀疏数组恢复成原始的二维数组
- 2.4 完整代码奉上
一：为什么会使用稀疏数组
1.1 先看一个实际的需求
- 编写的五子棋程序中，有存盘退出和续上盘的功能
- 问题分析：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。所以此时我们可以简化一下二维数组，使用稀疏数组来解决此问题。
1.2 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。
1.2.1 稀疏数组的处理方法
- 记录数组总共有几行几列，有多少个不同的值
- 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。
1.2.2 数组的举例说明
注：
- 数组的下标都是从0开始，所以第一行，第四列用（0,3）表示
- 第一行【0】6 7 8 表示，共有6行、7列，有效数据有8个，其他行表示这8个数据具体的坐标。
1.2.3 应用实例
- 使用稀疏数组，来保留类似前面的二维数组（棋盘，地图等等）
- 把稀疏数组存盘，并且可以从新恢复原来的二维数组数
1.2.4 整体思路分析
二维数组转稀疏数组的思路
- 遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
- 根据sum就可以创建稀疏数组(sparseArr ) int[sum+1][3]
- 将二维数组的有效数据数据存入到 稀疏数组
稀疏数组转原始的二维数组的思路
- 先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组，比如上面的 chessArr2=int[11][11]
- 在读取稀疏数组后几行的数据，并赋给 原始的二维数组 即可
二：代码实现
2.1 创建一个原始的11*11二维数组
0：表示没有棋子 1：表示黑子 2：表示白子
int[][] chessArr1 = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
chessArr1[4][9] = 3;
chessArr1[6][3] = 4;
chessArr1[9][10] = 5;
//输出二维数组
System.out.println("原始的二维数组");
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
//换行输出
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
2.2 将二维数组转化为稀疏数组
- 遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
int sum = 0;
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1[0].length; j++) {
if(chessArr1[i][j] != 0) {
sum = sum + 1;
}
}
}
System.out.println("sum: " + sum);
输出：sum=5
- 创建对应的稀疏数组
int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];
- 给稀疏数组第一行赋值
sparseArray[0][0] = chessArr1.length;
sparseArray[0][1] = chessArr1[0].length;
sparseArray[0][2] = sum;
- 给第其他行赋值，遍历二维数组将非0值存放到稀疏数组里面
//count用于记录第几个非0数据
int count = 1;
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1[0].length; j++) {
if(chessArr1[i][j] != 0) {
sparseArray[count][0] = i;
sparseArray[count][1] = j;
sparseArray[count][2] = chessArr1[i][j];
count = count + 1;
}
}
}
- 输出稀疏数组
System.out.println();
System.out.println("得到的稀疏数组");
for (int[] row : sparseArray) {
for (int data : row) {
//换行输出
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
2.3 将稀疏数组恢复成原始的二维数组
- 先读取稀疏数组的第一行。根据第一行的数据，创建二维数组
int[][] chessArr2 = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
- 读取稀疏数组的后几行数据（从第二行开始），并赋值给原始的二维数组即可
for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
chessArr2[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
}
System.out.println("转化后的的二维数组");
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
//换行输出
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
2.4 完整代码奉上
package com.sysg.dataStructuresAndAlgorithms.array;
import java.util.Arrays;
/**
* 稀疏数组
*
* 一：二维数组转稀疏数组的思路
* 1.遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
* 2.根据sum就可以创建稀疏数组(sparseArr ) int[sum+1][3]
*
*
* 二：将二维数组的有效数据数据存入到 稀疏数组
* 1.稀疏数组转原始的二维数组的思路
* 2.先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组，比如上面的 chessArr12=int[11][11]
* 3.在读取稀疏数组后几行的数据，并赋给 原始的二维数组 即可
*
* @author shi.guangqiang
*/
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
//1.创建一个原始的二维数组 11*11
//0：表示没有棋子 1：表示黑子 2：表示白子
int[][] chessArr1 = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
chessArr1[4][9] = 3;
chessArr1[6][3] = 4;
chessArr1[9][10] = 5;
//输出二维数组
System.out.println("原始的二维数组");
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
//换行输出
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
//2.将二维数组转化为稀疏数组的思路
//2.1 遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
int sum = 0;
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1[0].length; j++) {
if(chessArr1[i][j] != 0) {
sum = sum + 1;
}
}
}
System.out.println("sum: " + sum);
//2.2 创建对应的稀疏数组
int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];
//2.3 给稀疏数组赋值
//2.3.1 给第一行赋值
sparseArray[0][0] = chessArr1.length;
sparseArray[0][1] = chessArr1[0].length;
sparseArray[0][2] = sum;
//2.3.2 给第其他行赋值，遍历二维数组将非0值存放到稀疏数组里面
//count用于记录第几个非0数据
int count = 1;
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1[0].length; j++) {
if(chessArr1[i][j] != 0) {
sparseArray[count][0] = i;
sparseArray[count][1] = j;
sparseArray[count][2] = chessArr1[i][j];
count = count + 1;
}
}
}
//3.输出稀疏数组
System.out.println();
System.out.println("得到的稀疏数组");
for (int[] row : sparseArray) {
for (int data : row) {
//换行输出
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
//4.将稀疏数组恢复成原始的二维数组
//4.1 先读取稀疏数组的第一行。根据第一行的数据，创建二维数组
int[][] chessArr2 = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
//4.2 读取稀疏数组的后几行数据（从第二行开始），并赋值给原始的二维数组即可
for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
chessArr2[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
}
System.out.println("转化后的的二维数组");
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
//换行输出
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
}
}