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Java语言实现稀疏数组

八卦城的酒 2022-02-21 阅读 50
java开发语言后端

稀疏数组

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  • 作者介绍

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在编写的五子棋程序中，有存盘退出和续上盘的功能。

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我们发现每次程序启动之后它的棋子还可以是之前的位置，这是怎么实现的，今天我们来探究一下原理。

分析问题：

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(这里我们称为无效数据)->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

image-20220221170209426

应用实例

  • 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

图解

image-20220221170644477

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.

代码实现

package day1;


public class SparseArray {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//新建一个二位数组11*11
		int [][] chess = new int [11][11];
		chess[1][2] = 1;
		chess[2][3] = 2;
		System.out.println("原始数组——————————————————");
		for(int[] row:chess){
			for(int data:row){
				System.out.printf("%d\t",data);
			}
			System.out.println();
		}
		int sum=0;
		for (int i = 0; i < 11; i++) {
			for (int j = 0; j < 11; j++) {
				if(chess[i][j]!=0)sum++;
			}
		}
		System.out.println();
		System.out.println();
		System.out.println("sum="+sum);
		
		
		System.out.println("稀疏数组——————————————————");
		System.out.println("row\tcol\tvalue");
		//创建稀疏数组
		int [][] sparseArray = new int [sum+1][3];
		sparseArray[0][0] = 11;
		sparseArray[0][1] = 11;
		sparseArray[0][2] = sum;
		
		int count=0;//count 用于记录是第几个非 0 数据
		// 遍历二维数组，将非 0 的值存放到 sparseArr 中
		for (int i = 0; i < 11; i++) {
			for (int j = 0; j < 11; j++) {
				if(chess[i][j]!=0) {
					count++;
					sparseArray[count][0] = i;
					sparseArray[count][1] = j;
					sparseArray[count][2] = chess[i][j];
				}
			}
		}
		//输出稀疏数组
		for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
			System.out.println(sparseArray[i][0]+"\t"+sparseArray[i][1]+"\t"+sparseArray[i][2]);
		}
	
		//稀疏数组恢复为原数组
		int [][]chess2 = new int [sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
		//注意恢复时i是从1开始而不是从0开始
		//判断循环的次数也是之前稀疏数组的长度
		for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
			chess2[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
		}
		System.out.println();
		System.out.println();
		System.out.println("恢复的二维数组——————————————————");
		for(int[] row:chess){
			for(int data:row){
				System.out.printf("%d\t",data);
			}
			System.out.println();
		}
	}
}

课后练习

  1. 在前面的基础上，将稀疏数组保存到磁盘上，比如 map.data

  2. 恢复原来的数组时，读取 map.data 进行恢复

存档：

package com.cz.Sparsearray;

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;

/**
 * @ProjectName: Data_structure
 * @Package: com.cz.Sparsearray
 * @ClassName: SparseArrayWrite
 * @Author: 张晟睿
 * @Date: 2022/2/21 17:34
 * @Version: 1.0
 */
public class SparseArrayWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        //新建一个二位数组11*11
        int[][] chess = new int[11][11];
        chess[1][2] = 1;
        chess[2][3] = 2;
        System.out.println("原始数组——————————————————");
        for (int[] row : chess) {
            for (int data : row) {
                System.out.printf("%d\t", data);
            }
            System.out.println();
        }
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (chess[i][j] != 0) sum++;
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println();
        System.out.println("sum=" + sum);


        //创建稀疏数组
        int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];
        sparseArray[0][0] = 11;
        sparseArray[0][1] = 11;
        sparseArray[0][2] = sum;

        int count = 0;//count 用于记录是第几个非 0 数据
        // 遍历二维数组，将非 0 的值存放到 sparseArr 中
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                if (chess[i][j] != 0) {
                    count++;
                    sparseArray[count][0] = i;
                    sparseArray[count][1] = j;
                    sparseArray[count][2] = chess[i][j];
                }
            }
        }
        File file = new File("./data/map.data");
        if(!file.getParentFile().exists()){//父目录
            file.getParentFile().mkdirs();//创建父目录
        }
        if(file.exists()){//文件存在
            file.delete();
        }else{//文件不存在
            file.createNewFile();//创建文件
        }
        FileWriter fileWriter = new FileWriter(file);
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fileWriter);
        System.out.println("存档中......");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
            String s = "" + sparseArray[i][0] + "\t" + sparseArray[i][1] + "\t" + sparseArray[i][2] + "\t\n";
            bw.write(s);
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组——————————————————");
        System.out.println("row\tcol\tvalue");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
            System.out.println(sparseArray[i][0] + "\t" + sparseArray[i][1] + "\t" + sparseArray[i][2]);
        }
        bw.close();
    }
}

image-20220221184121104

读档：

package com.cz.Sparsearray;

import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @ProjectName: Data_structure
 * @Package: com.cz.Sparsearray
 * @ClassName: SparseArrayRead
 * @Author: 张晟睿
 * @Date: 2022/2/21 17:51
 * @Version: 1.0
 */
public class SparseArrayRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("./data/map.data");
        if(file.getParentFile().exists()&&file.exists()){//父目录和子目录存在
            System.out.println("开始读档......");
        }else {
            System.out.println("该文件下无文件");
        }
        FileReader fileReader = new FileReader(file);
        BufferedReader br = new BufferedReader(fileReader);
        List<String> list = new ArrayList<>();
        String s = "";
        while ((s = br.readLine()) != null){
            list.add(s);
        }
        //创建稀疏数组
        int sparseArrayRead[][] = new int [list.size()][3];
        String  s1 = list.get(0);
        String split[] = s1.split("\t");
        //将稀疏数组的二维表构建出来
        sparseArrayRead[0][0] = Integer.parseInt(split[0]);
        sparseArrayRead[0][1] = Integer.parseInt(split[1]);
        sparseArrayRead[0][2] = Integer.parseInt(split[2]);

        // 读取文件中的数组将其输出到数组
        for (int i = 1; i < list.size(); i++) {
            String s2 = list.get(i);
            String split1[] = s2.split("\t");
            for (int j = 0; j < split1.length; j++) {
                sparseArrayRead[i][j] = Integer.parseInt(split1[j]);
            }
        }
        //输出稀疏数组
        for (int i = 0; i < sparseArrayRead.length; i++) {
            System.out.println(sparseArrayRead[i][0] + "\t" + sparseArrayRead[i][1] + "\t" + sparseArrayRead[i][2]);
        }


        //稀疏数组恢复为原数组
        int[][] chess2 = new int[sparseArrayRead[0][0]][sparseArrayRead[0][1]];
        //注意恢复时i是从1开始而不是从0开始
        //判断循环的次数也是之前稀疏数组的长度
        for (int i = 1; i < sparseArrayRead.length; i++) {
            chess2[sparseArrayRead[i][0]][sparseArrayRead[i][1]] = sparseArrayRead[i][2];
        }
        System.out.println();
        System.out.println("恢复的二维数组——————————————————");
        for (int[] row : chess2) {
            for (int data : row) {
                System.out.printf("%d\t", data);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

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