SparseArray
实际需求举例（五子棋案例）
编写一个五子棋程序，有存盘退出和续上盘的功能。
分析问题：
因为该二维数组的很多默认的值是0，因此记录了很多没有意义的数据（稀疏数据）。
稀疏数组的处理思路
- 记录数组一共有几行几列，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。
举例：
应用实例
- 使用稀疏数组，来保存类似二维数组（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
- 整体思路分析
demo
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
//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：表示蓝子
int chessArr1[][] = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
//输出原始的二维数组
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();
}
//将二维数组转变成稀疏数组的思路：
//1. 先遍历二维数组得到非0数据个数
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 11; i++) {
for (int j = 0; j < 11; j++) {
if (chessArr1[i][j] != 0) {
sum ++;
}
}
}
//2. 创建稀疏数组
int sparseArr[][] = new int[sum+1][3];
//给稀疏数组赋值
sparseArr[0][0] = 11;
sparseArr[0][1] = 11;
sparseArr[0][2] = sum;
//遍历二维数组，将非0值存放到稀疏数组当中。
int count = 0;
for (int i = 0; i < 11; i++) {
for (int j = 0; j < 11; j++) {
if (chessArr1[i][j] != 0) {
count ++;
sparseArr[count][0] = i;
sparseArr[count][1] = j;
sparseArr[count][2] = chessArr1[i][j];
}
}
}
//输出稀疏数组的形状
System.out.println();
System.out.println("得到的稀疏数组为~~~~~~~~~~~");
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();
//将稀疏数组恢复成原始的二维数组
//1. 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。
int chessArr2[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
//再给二维数组赋值
//2. 再读取稀疏数组的后几行数据（从第二行开始，原因是稀疏数组的第一行没有存值）
for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
}
System.out.println("重新恢复后的二维数组~~~~~~~~~~~~~~~~~");
//输出恢复后的数组
for (int[] row : chessArr2) {
for (int data : row) {
System.out.printf("%d\t", data);
}
System.out.println();
}
}
}
代码运行结果：
原始的二维数组~~~~~~~~~~~~~
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
得到的稀疏数组为~~~~~~~~~~~
11 11 2
1 2 1
2 3 2
重新恢复后的二维数组~~~~~~~~~~~~~~~~~
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Process finished with exit code 0
Queue
队列介绍
- 队列是一个有序列表，可以用数组或者链表来实现。
- 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。
- 示意图：（使用数组模拟队列示意图）
数组模拟队列的思路
- 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。
- 因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要俩个变量 front 和 rear 分别记录队列前后端的下标，front 会随着数据的输出而改变，而 rear 则是随着数据输入而改变，如图所示：
- 当我们将数据存入队列时的思路分析：
- 将尾指针往后移：rear+1，当 front==rear【空】
- 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。
demo
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//初始化队列对象
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' '; //接受用户输入
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)：从队列里取出数据");
System.out.println("h(head)：查看队列头的数据");
key = scanner.next().charAt(0); //接受一个字符
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输出一个数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int result = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是%d\n", result);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int result = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头部的数据是%d\n", result);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'e': //推出程序
scanner.close(); //不关闭输入流会有警告
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~~");
}
}
//使用数组模拟队列：编写ArrayQueue类
class ArrayQueue {
private int maxSize; //表示数组的最大容量
private int front; //头指针
private int rear; //尾指针
private int[] arr; //该数组用于存放数据，模拟队列
//创建队列的构造器
public ArrayQueue(int arrmaxSize) {
maxSize = arrmaxSize;
arr = new int[maxSize]; //注：arr创建时是空的，必须new一下开辟空间才可以存放数据。
front = -1; //front为什么是-1，它指向的是队列的头部，并不包含数据，指的是数据的前一个位置。
rear = -1; //rear为什么是-1，它指向的直接就是队列尾部，包含尾部数据。
}
//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 front == rear;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
//判断队列是否满
if(isFull()) {
System.out.println("队列已满，不可加入数据。");
return;
}
rear++;
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("队列为空，不可取数据。");
}
front++;
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("队列为空，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，注意并不是取数据
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列位空，没有数据。");
}
return arr[front+1];
}
}
问题分析
- 目前数组使用一次就不能使用了，没有达到复用的效果。
- 将这个数组使用算法，改进成为一个环形的队列。取模：%