一、稀疏数组和队列

1、稀疏数组

1.1 稀疏数组介绍

当一个二维数组中很多的值是默认值0时，会记录很多没有意义的数据，因此就可以使用稀疏数组来解决该问题

1.2 稀疏数组操作思路

package duilie;

public class xishushuzu1 {
    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;
        chessArr1[3][5]=2;
        //输出原始的二维数组
        for (int[] row : chessArr1) {
            for (int data : row) {
                System.out.printf("%d\t", data);
            }
            System.out.println();
        }

        //将二维数组转为稀疏数组
        //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，将非0的值记录到稀疏数组中
        int count = 0;//count用来记录是第几个非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("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]);
        }


        //将稀疏数组还原成原数组
        //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]];

        //2、在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行开始),并赋值给原始的二维数组
        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("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();
        }
    }
}

2、队列

2.1 队列介绍

2.2 数组模拟队列实现思路

package duilie;

import java.util.Scanner;

public class duilietest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个队列
        ArrayQueue queue = 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);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数是%d\n",res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h'://查看队列头的数据
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    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; //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[arrMaxSize];
        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; //指向队列尾部（就是队列的最后一个数据）

    }

    //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("队列已满，无法加入数据");
            return;
        }
        rear++;
        arr[rear] = n;
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常来处理空
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
        }
        front++;//front后移
        return arr[front];
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历
        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，注意不是取出数据
    public int headQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        return arr[front+1]; //front指向的是头的前一个位置，因此要加1
    }

}

2.3 数组模拟环形队列(优化)

package duilie.数组环形模拟;

import java.util.Scanner;

public class duilieTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个队列
        CircleArray queue=new CircleArray(4); //设置4，其队列的有效数据最大为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);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数是%d\n",res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h'://查看队列头的数据
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res);
                    } catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    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]
    private int front;
    //rear变量的含义做一个调整：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，因为希望空出一个位置
    private int rear;
    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 CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[arrMaxSize];
    }

    //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("队列已满，无法加入数据");
            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;
    }

    //获取队列的数据，出队列
    public int getQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常来处理空
            throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
        }
       /*这里需要分析出front是指向队列的一个元素
       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("队列为空,没有数据");
            return;
        }
        //思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
        //
        for(int i=front;i<front+size();i++){
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
        }
    }

    //求出当前队列有效数据的个数
    public int size(){
        return (rear+maxSize-front)%maxSize;//取模运算是为了消去负数
    }

    //显示队列的头数据，注意不是取出数据
    public int headQueue(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
        }
        return arr[front]; //front指向队列的第一个元素
    }

}