Java算法与数据结构之稀疏数组

稀疏数组

一、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,也可以理解为压缩数组。

稀疏数组的处理方法：

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。

二、实例

1. 使用稀疏数组，来保留类似前面的二维数组（棋盘、地图等等）
2. 把稀疏数组存盘，并且可以从新恢复原来的二维数组数
3. 整体思路分析：

首先需要将二维数组转换为稀疏数组，然后再将稀疏数组写入到磁盘文件中

通过磁盘文件读取稀疏数组，然后再转换为原来数组

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 spareArray = int [sum+1] [3]
3. 将二维数组的有效数据存入到稀疏数组

稀疏数组转原始数组的思路：

1. 先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二位数组，比如上面的array = 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

三、代码实现

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：表示白子
        int[][] array = new int[11][11];
        array[1][2] = 1;
        array[2][3] = 2;

        //输出
        System.out.println("原始的二维数组：");
        for (int[] row : array) {
            for (int value : row) {
                System.out.printf("%d\t",value);
            }
            System.out.println();
        }

       /* **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 spareArray = int [sum+1] [3]
        3. 将二维数组的有效数据存入到稀疏数组*/
       int sum = 0;
       for (int i = 0; i < 11; i++) {
           for (int j = 0; j < 11; j++) {
               if (array[i][j] != 0)
                   sum++;
           }
       }
       //创建对应的稀疏数组
        int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];
       //给稀疏数组赋值
        sparseArray[0][0] = 11;
        sparseArray[0][1] = 11;
        sparseArray[0][2] = sum;

        //遍历二维数组，将非0的值存放到稀疏数组中
        int count = 0; //计数器
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (array[i][j] != 0) {
                    count++;
                    sparseArray[count][0] = i;
                    sparseArray[count][1] = j;
                    sparseArray[count][2] = array[i][j];
                }

            }
        }

        //输出稀疏数组
        System.out.println();
        System.out.println("得到的稀疏数组为");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
            System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n",sparseArray[i][0], sparseArray[i][1], sparseArray[i][2]);
        }
        
        //将稀疏数组恢复到原始数组
        //1. 先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二位数组，比如上面的array = int [11] [11]
        int array2[][] = new int[ sparseArray[0][0] ][ sparseArray[0][1]] ;
        
        //2. 在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行)，并赋给原始的二维数组即可
        for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
            array2[ sparseArray[i][0] ][ sparseArray[i][1] ] = sparseArray[i][2];
        }
        //输出恢复后的二维数组
        System.out.println();
        System.out.println("恢复后的二维数组为");
        for (int[] row : array2) {
            for (int value : row) {
                System.out.printf("%d\t",value);
            }
            System.out.println();
        }

    }
}

输出如下

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	

得到的稀疏数组为
11	11	2	
1	2	1	
2	3	2	

恢复后的二维数组为
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