数据结构与算法（java）之稀疏sparsearray数组详解

数据结构与算法（java）之稀疏sparsearray数组详解

背景：我们应该都知道五子棋，可能我们很多人都玩过这个游戏，这个游戏在电脑上和棋图上的有不少的区别，但是我们知道五子棋游戏在电脑上是用代码编写的，但是这个里面有一个十分有意思的一个需求：

编写的五子棋程序中，有存盘退出和续上盘的功能。

如图是二维数据记录棋盘的一个图

在上面我们看到了很多的0，这个是为什么呢？

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.->稀疏数组。

在这里，我们就引出了一个稀疏数组了，所以我们在做五子棋游戏是可以用到稀疏数组来代表了棋盘里面的黑子和白子，这样子我们就不要担心全部是0了。

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

基本介绍

稀疏数组举例说明

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

整体思路分析

下面我们就用代码来实现这个稀疏数组的效果：

首先我们要把二维数组转化为稀疏数组的思路：

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]
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

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，比如上面的 chessArr2 = int [11][11]
2. 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.

代码

package com.atguigu;

public class SparseArray {

  public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub
       //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;
    chessArr1[3][4]=3;
  
    // 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();
    }
    //将二维数组转成稀疏数组
    //1.先遍历二维数组得到非0数据的个数
    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;
    //遍历二维数组，把稀疏数组遍历到二维数组里面,sparseArr里面
    int count=0;//count用于记录时第几个非0数组
    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];
        }
      }
    }
    //输出稀疏数组的的形式
    System.out.println();
    System.out.println("得到得稀疏数组为------");
    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();
  }

}

效果：

上面我们看到了我们可以得到稀疏数组在二维数组里的位置和个数，这个我们清楚的看到我们得到我们稀疏数组得效果和五子棋中黑棋和白棋得位置一样的，

那么稀疏数组如何转化为二维数组呢？

下面我们看看稀疏数组如何转化为二维数组：

package com.atguigu;

public class SparseArray1 {

  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 表蓝子
    int chessArr1[][] = new int[11][11];
    chessArr1[1][2] = 1;
    chessArr1[2][3] = 2;
    chessArr1[4][5] = 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 稀疏数组的思
    // 1. 先遍历二维数组 得到非0数据的个数
    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;
    
    // 遍历二维数组，将非0的值存放到 sparseArr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 (chessArr1[i][j] != 0) {
          count++;
          sparseArr[count][0] = i;
          sparseArr[count][1] = j;
          sparseArr[count][2] = chessArr1[i][j];
        }
      }
    }
    
    // 输出稀疏数组的形式
    System.out.println();
    System.out.println("得到稀疏数组为~~~~");
    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，比如上面的  chessArr2 = int [11][11]
      2. 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.
     */
    
    //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]];
    
    //2. 在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行开始)，并赋给 原始的二维数组 即可
    
    for(int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
      chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
    }
    
    // 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[] row : chessArr2) {
      for (int data : row) {
        System.out.printf("%d\t", data);
      }
      System.out.println();
    }
  }

}

上面的代码就可以将稀疏数组转化为二维数组。

这个只是数据结构的一种，接下来让我们一起走进数据结构和算法的世界吧。