Java数据结构与算法（一）：稀疏数组

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-12-07 04:23 169阅读 0赞

## 稀疏数组 ##

### 1. 实际问题 ###

*  编写的五子棋程序中，实现存盘退出和继续上盘游戏的功能；  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hvdXdhbmxl_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]
 *  分析：由于该二维数组中很多数值默认为0，若直接采用二维数组记录该棋盘，就会记录了许多没有意义的数据，因此采用稀疏数组的方式记录。

### 2. 简介 ###

当一个数组中大部分元素为0或者为同一个值时，可以使用稀疏数组来保存该数组。

**稀疏数组的处理方法：**

*  记录数组总共有几行几列，有多少个不同的值；
 *  把不同值的元素的行列及值记录在一个小规模数组中，从而缩小程序的规模；

### 3. 应用案例 ###

如图所示，为一个简单的棋盘采用稀疏数组存盘以及读取存盘信息的过程。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hvdXdhbmxl_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
**思路分析：**

*  二维数组 转 稀疏数组

1.  遍历 原始的二维数组，获取有效数据的个数sum；
2.  根据sum创建稀疏数组 sparseArr\[sum+1\]\[3\]；
3.  将二维数组中的有效数据存入稀疏数组；

*  稀疏数组 转 原始二维数组

1.  先读取稀疏数组第一行，根据第一行数据，创建原始的二维数组；
2.  再读取稀疏数组后几行数据，并赋给 原始的二维数组；

**代码实现：**

package com.lele.sparsearray;
    
    /**
     * author: hwl
     * date: 2020/9/15 6:47
     * version: 1.0.0
     * modified by:
     * description: 稀疏数组与二维数组的相互转换
     */
    public class SparseArray {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    //        int[][] chessArr1 = init();
    //        int[][] sparseArr = toSparse(chessArr1);
    //        sparseToArray(sparseArr);
            sparseToArray(toSparse(init()));
        }
    
        /**
         * 创建一个原始的二维数组  11 * 11
         * 1 表示黑色棋子，2 表示蓝色棋子
         * @return
         */
        private static int[][] init() {
        
            int[][] chessArr1 = new int[11][11];
            chessArr1[1][2] = 1;
            chessArr1[2][3] = 2;
    
            // 输出原始二维数组
            System.out.println("原始二维数组为：");
            for (int[] row : chessArr1) {
        
                for (int data : row) {
        
                    System.out.printf("%d\t", data);
                }
                System.out.println();
            }
            return chessArr1;
        }
    
        /**
         * 将二维数组 转为 稀疏数组
         * @param chessArr1
         * @return
         */
        private static int[][] toSparse(int[][] chessArr1) {
        
            // 先遍历二维数组，取出二维数组中非0数据的个数
            int sum = 0;  // 记录原始二维数组中非0数据的个数
            for (int i = 0; i < 11; i++) {
        
                for (int j = 0; j < 11; j++) {
        
                    if (chessArr1[i][j] != 0) {
        
                        sum++;
                    }
                }
            }
            // 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，将二维数组中有效数据存入到稀疏数组中
            int count = 0; // 记录第几个是非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];
                    }
                }
            }
            System.out.println();
    
            // 输出稀疏数组
            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]);
            }
            System.out.println();
            return sparseArr;
        }
    
        /**
         * 将稀疏数组 恢复成 二维数组
         * @param sparseArr
         */
        private static void sparseToArray(int[][] sparseArr) {
        
            // 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]];
            for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
        
                chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
            }
            System.out.println();
    
            // 输出恢复后的二维数组
            // 再读取稀疏数组的后几行数据，赋值给原始的二维数组。
            System.out.println("恢复后的二维数组为：");
            for (int[] row : chessArr2) {
        
                for (int data : row) {
        
                    System.out.printf("%d\t", data);
                }
                System.out.println();
            }
        }
    }

**输出结果：**

原始二维数组为：
    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	
    
    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

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hvdXdhbmxl_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/633456f738ca48209dcfd752c3b14fd4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hvdXdhbmxl_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/5b546805a7a0483d8042c0a47d819523.png