java数据结构与算法一：稀疏数组

稀疏数组

ps：记录韩顺平数据结构与算法

一、需求分析

因为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，可采用稀疏数组解决此问题。

二、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）把具体 不同值得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

稀疏数组中第一行依次存放着总行数、总列数、 不同值的个数，其他行则依次存放着值所在的行、值所在的列、值的大小

三、二维数组与稀疏数组转换的思路

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存入到稀疏数组中

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 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

四、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表示蓝子
		int chessArr1[][] = new int[11][11];
		chessArr1[1][2] = 1;
		chessArr1[2][3] = 2;
		chessArr1[6][6] = 6;
		//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.print(data + "\t");
			}
			System.out.println();
		}
		
		//将二维数组 转 稀疏数组的思路
		//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的值存放在稀疏数组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",sparseArr[i][0],sparseArr[i][1],sparseArr[i][2]);
			System.out.println();
		}
		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、再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、再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.print(data + "\t");
			}
			System.out.println();
		}
		
		System.out.println("将稀疏数组保存到磁盘上，比如map.data-----------");
		try {
			File file = new File("H:\\workplaces\\eclipse_programs\\DataStructures\\map.data");
			FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
			OutputStreamWriter opsw = new OutputStreamWriter(fos,"UTF-8");
			System.out.println("正在写入.......");
			for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
				opsw.append(sparseArr[i][0] + "," + sparseArr[i][1] + "," + sparseArr[i][2] + ",");
			}
			//关闭输出流
			opsw.close();
			fos.close();
			System.out.println("写入磁盘成功....");
			//读取磁盘文件中的map.data
			System.out.println("正在读取中.....");
			FileInputStream fs = new FileInputStream(file);
			InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fs);
			StringBuffer sb = new StringBuffer();
			while(isr.ready()) {
				// 读取数据并转成char加到StringBuffer对象中
				sb.append((char)isr.read());				
			}
			// 关闭输入流
			isr.close();
			fs.close();
			System.out.println("读取成功....");
			String content = sb.toString();
			System.out.printf("从磁盘读取的字符串为：\n%s\n",content);
			// 恢复稀疏数组
			String[] strArr = sb.toString().split(",");
			// 创建新的稀疏数组
			int[][] newSparseArr = new int[strArr.length/3][3];
			int j = 0;
			for(String s : strArr) {
				newSparseArr[j/3][j%3] = Integer.parseInt(s);
				j++;
			}
			System.out.println("恢复后的稀疏数组--------");
			for (int i = 0; i < newSparseArr.length; i++) {
				System.out.printf("%d\t%d\t%d\t",newSparseArr[i][0],newSparseArr[i][1],newSparseArr[i][2]);
				System.out.println();
			}
			// 恢复为原始的二维数组
			int[][] newChessArr = new int[newSparseArr[0][0]][newSparseArr[0][1]];
			for(int i = 1; i < newSparseArr.length; i++) {
				newChessArr[newSparseArr[i][0]][newSparseArr[i][1]] = newSparseArr[i][2];
			}
			System.out.println("恢复的原始二维数组-------");
			for(int[] row : newChessArr) {
				for(int data : row) {
					System.out.print(data + "\t");
				}
				System.out.println();
			}
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
}