数据结构和算法(1)-- 稀疏数组(java代码实现)

1.数据结构

1.1 数据结构包括:线性结构和非线性结构。

     线性结构:

            > 线性结构是最常用的数据结构,他的特点是数据元素之间存在一对一的线性关系。

            > 线性结构有两种不同的存储结构:顺序存储结构和链式存储结构。一般顺序存储的线性表称为顺序表,顺序表中存储元素是连续的。

            > 链式存储的线性表称为链表,链表中存储的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。但是链表的实际结构中相邻的元素并不是挨在一起,只是通过next域来指定理论上相邻元素的地址。

     非线性结构:

            > 非线性结构包括:二维数组、多维数组、广义表、树结构,图结构。

2. 稀疏数组 

在实际生活中,类似于棋盘,地图等程序需要进行存盘或者退出,但是需要保存之前的记录。但是二维数组的很多值都为0,如果我们将这些为0的值也都保存起来,就大大占用的了我们程序得进程和效率,于是有了稀疏数组。这个数组保存了还原这样一个二维数组的一些结构信息。当我们保存的时候就将二维数转换为稀疏数组保存,当我们还原二维数组时,就拿稀疏数组进行还原,可以提高我们程序得存储效率。

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

3. Java代码实现一个二维数组和稀疏数组的转换操作 

3.1 首先我们创建一个二维数组,类似于五子棋的棋盘。

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:表示黑色棋子,2:表示蓝色棋子
        int sparseArr1[][] = new int[11][11];
        sparseArr1[1][2] = 1;
        sparseArr1[2][3] = 2;
        //输出原始的二维数组
        System.out.println("原始的二维数组");

        for (int[] ints : sparseArr1) {
            for (int data : ints) {
                System.out.printf("%d\t",data);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

输出结果如下:

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

3.2 将上面的二维数组转换成稀疏数组:

  //1.先遍历二维数组,得到非0数据的个数  sum=2
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < sparseArr1.length; i++) {
            for (int j = 0; j <sparseArr1.length ; j++) {
                if (sparseArr1[i][j] != 0){
                    sum++;
                }
            }
        }
        //2.创建对应的稀疏数组
        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;

        //便利二维数组,将非0值存放到sparseArry中
        int count = 0;//count 用于记录是第几个非0数据
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (sparseArr1[i][j] != 0){
                    count++;
                    sparseArr[count][0] = i;
                    sparseArr[count][1] = j;
                    sparseArr[count][2] = sparseArr1[i][j];
                }
            }
        }

        //输出稀疏数组的形式
        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();

 这样就得到一个稀疏数组:

稀疏数组为:
11	11	2	
1	2	1	
2	3	2	

3.3 利用稀疏数组的结果转换为原始的二维数组:

        //1.先读取稀疏数组第一行,根据第一行数据,创建原始的二维数组
        int sparseArr2[][]  = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
        //2.在读取稀疏数组后几行数据(从第二行开始),并赋值给原始的二维数据即可
        for (int i = 1; i <sparseArr.length ; i++) {
            sparseArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
        }
        //输出恢复后二维数组
        System.out.println();
        System.out.println("恢复后的二维数组");

        for (int[] row : sparseArr2) {
            for (int data : row) {
                System.out.printf("%d\t",data);
            }
            System.out.println();
        }

结果就是原始的二维数组:

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	

以上就完成了原始二维数组--稀疏数组--原始二维数组的转换。

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