一、数据结构和算法概述：
二、线性结构和非线性结构：
三、稀疏数组：
代码演示：
package com.atguigu.sparsearray;
import jdk.internal.org.objectweb.asm.tree.TryCatchBlockNode;
import java.io.*;
/**
* @author
* @create 2020-08-21-20:35
*/
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建一个原始的二维数组 11 * 11
//0：没有棋子 1：黑子 2：蓝子
int chessArr1[][] = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
chessArr1[4][5] = 2;
//输出原来的二维数组
System.out.println("原始的二维数组~~");
for (int[] row:chessArr1) {
for (int data:row) {
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
//将二维数组 --> 稀疏数组
//1.先遍历数组，得到非 0 的数据个数
int sum = 0;
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1.length; j++) {
if (chessArr1[i][j] != 0){
sum++;
}
}
}
//2.创建对应的稀疏数组
int sparseArr[][] = new int[sum+1][3];
//2.1 给稀疏数组赋值
sparseArr[0][0] = chessArr1.length;
sparseArr[0][1] = chessArr1.length;
sparseArr[0][2] = sum;
//2.2 再次遍历，遇到非 0 的数据就把数据赋给稀疏数组
int count = 0; //用于记录第几个非 0 数据
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1.length; j++) {
if (chessArr1[i][j] != 0){
count++;
sparseArr[count][0] = i;
sparseArr[count][1] = j;
sparseArr[count][2] = chessArr1[i][j];
}
}
}
//3. 输出稀疏数组
System.out.println();
System.out.println("稀疏数组为~~~");
for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n", sparseArr[i][0], sparseArr[i][1], sparseArr[i][2]);
}
System.out.println();
// //把稀疏数组存储到硬盘
// System.out.println("文件读出");
// DataOutputStream out = null;
// DataInputStream in = null;
//
// try {
// out = new DataOutputStream(new FileOutputStream("d:\\io\\map.data"));
// for (int[] row : sparseArr) {
// for (int data : row) {
// out.writeInt(data);
// }
// }
//
// //写出去的文件打开是乱码。jbc打开文本类型 所以乱码 数据流在流动的时候有明确的数据类型
// in = new DataInputStream(new FileInputStream("d:\\io\\map.data"));
// for (int i = 0;i 恢复到原来的二维数组
//1.先读取稀疏数组的第一行，根据第一行数据，创建原来的二维数组
int chessArr2[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
//2.在读取稀疏数组后几行的数据，并且赋值给原来的二维数组
for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
}
//3.输出恢复后的二维数组
System.out.println();
System.out.println("恢复后的二维数组~~~");
for (int[] arr:chessArr2) {
for (int data:arr) {
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
}
}
四、队列：
package com.atguigu.queue;
import java.util.Scanner;
/**
* @author czh
* @create 2020-08-22-20:32
*/
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
//创建一个队列
ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //用于接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop){
System.out.println("s(show): 显示队列");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
switch (key){
case 's': //显示数据
queue.showQueue();
break;
case 'a': //添加数据
System.out.println("输入一个数据：");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g': //取出数据
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是：%d\n",res);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
break;
case 'h': //查看队列头数据
try {
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头数据为%d\n",res);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
break;
case 'e': //退出
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~");
}
}
//使用数组模拟队列 --- 编写一个 ArrayQueue 类
class ArrayQueue{
private int maxSize; //表示数组的最大容量
private int front; //队列头
private int rear; //队列尾
private int[] arr; //用于存储数据，模拟队列
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1; //指向队列头部，分析出 front 是指向队列头的前一个位置
rear = -1; //指向队列尾，指向队列尾的数据（即队列最后一个数据）
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return rear == maxSize - 1;
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
//判断队列是否满
if (isFull()){
System.out.println("队列满，不能加入数据~~~");
return;
}
rear++; //让 rear 后移
arr[rear] = n;
}
//获取队列数据，出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，不能获取数据~~");
}
front++;
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//遍历
if (isEmpty()){
System.out.println("队列空，没有数据~~~");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]);
}
}
//显示队列的头数据，注意不是取出数据
public int headQueue(){
//判断
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，没有数据~~~");
}
return arr[front + 1];
}
}
问题分析并优化：
- 目前数组使用一次就不能用，没有达到复用的效果。
- 将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列。
五、环形队列：
对前面的数组模拟队列的优化，充分利用数组，因此将数组看做是一个环形的。（通过取模的方式来实现即可）
代码演示：
package com.atguigu.queue;
import java.util.Scanner;
/**
* @author czh
* @create 2020-08-22-20:32
*/
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//测试
System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例~~~");
//创建一个环形队列
//说明设置4，其队列的有效数据最大是3
CircleArray queue = new CircleArray(4);
char key = ' '; //用于接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while (loop){
System.out.println("s(show): 显示队列");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
System.out.println("a(add): 添加数据到队列");
System.out.println("g(get): 从队列取出数据");
System.out.println("h(head): 查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
switch (key){
case 's': //显示数据
queue.showQueue();
break;
case 'a': //添加数据
System.out.println("输入一个数据：");
int value = scanner.nextInt();
queue.addQueue(value);
break;
case 'g': //取出数据
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是：%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h': //查看队列头数据
try {
int res = queue.headQueue();
System.out.printf("队列头数据为%d\n",res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e': //退出
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~");
}
}
class CircleArray{
private int maxSize; //表示数组的最大容量
//front 变量的含义做一个调整：front 就指向队列的第一个元素，
//也就是 arr[front] 就是队列的第一个元素
//front 的初始值 = 0
private int front;
//rear 变量的含义做一个调整： rear 指向队列最后的一个元素的后一个位置，
// 因为希望空出一个空间做为约定。
//rear 的初始值为 0
private int rear; //队列尾
private int[] arr; //用于存储数据，模拟队列
//创建队列的构造器
public CircleArray(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
//判断队列是否满
public boolean isFull(){
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
//判断队列是否为空
public boolean isEmpty(){
return rear == front;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n){
//判断队列是否满
if (isFull()){
System.out.println("队列满，不能加入数据~~~");
return;
}
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将 rear 后移，这里必须考虑取模
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
//获取队列数据，出队列
public int getQueue(){
//判断队列是否空
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，不能获取数据~~");
}
//这里需要分析出 front 是指向队列的第一个元素
//1. 先把 front 对应的值保留到一个临时变量
//2. 将 front 后移，考虑取模
//3. 将临时保存的变量返回
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
//遍历
if (isEmpty()){
System.out.println("队列空，没有数据~~~");
return;
}
for (int i = front; i < front + size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
}
}
//求出当前队列的有效数据个数
public int size(){
return (rear + maxSize - front) % maxSize;
}
//显示队列的头数据，注意不是取出数据
public int headQueue(){
//判断
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列空，没有数据~~~");
}
return arr[front];
}
}