稀疏数组和队列 —— 稀疏算法

稀疏 sparsearray 数组

先看一个实际的需求

编写的五子棋程序中，有存盘退出和续上盘的功能。

分析问题：
因为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 --> 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

稀疏数组举例说明

应用实例

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

代码实现：

public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建一个原始的数组。0表示没有棋子，1 表示黑子，2 表示白子
        int chessArr[][] = new int[11][11];
        chessArr[1][2] = 1;
        chessArr[2][3] = 2;
        System.out.println("原始的二维数组：");
        for (int i = 0; i < chessArr.length;i++) {
            for (int j = 0;j < chessArr[i].length;j++) {
                System.out.print(chessArr[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }

        // 二维数组转换成稀疏数组
        int[][] sparseArr = arrayToSparseArr(chessArr);

        // 稀疏转换成二维数组
        sparseArrToArray(sparseArr);
    }

    /**
     * 将二维数组转换成稀疏数组
     * @param chessArr
     */
    private static int[][] arrayToSparseArr(int[][] chessArr) {
        // 1. 讲二维数组转换成稀疏数组
        // 1.1 遍历原始数组，获取非0数据的个数
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < chessArr.length;i++) {
            for (int j = 0;j < chessArr[i].length;j++) {
                if (chessArr[i][j] != 0) {
                   sum++;
                }
            }
        }

        // 1.2 创建稀疏数组
        int sparseArray[][] = new int[sum + 1][3];
        sparseArray[0][0] = chessArr.length;
        sparseArray[0][1] = chessArr[0].length;
        sparseArray[0][2] = sum;

        int count = 0;
        for (int i = 0; i < chessArr.length;i++) {
            for (int j = 0;j < chessArr[i].length;j++) {
               if (chessArr[i][j] != 0) {
                   count++;
                   sparseArray[count][0] = i;
                   sparseArray[count][1] = j;
                   sparseArray[count][2] = chessArr[i][j];
               }
            }
        }

        System.out.println("稀疏数组：");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length;i++) {
            for (int j = 0;j < sparseArray[i].length;j++) {
                System.out.print(sparseArray[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }

       return sparseArray;
    }

    /***
     * 将稀疏数组转换成二维数组
     * @param sparseArray
     */
    public static void sparseArrToArray (int sparseArray[][]) {
        int chessArr[][] = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
        for (int i = 1; i < sparseArray.length;i++) {
            chessArr[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
        }

        System.out.println("原始的二维数组：");
        for (int i = 0; i < chessArr.length;i++) {
            for (int j = 0;j < chessArr[i].length;j++) {
                System.out.print(chessArr[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }

扩展练习

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

这里需要写个读和写的方法

/**
     * 将稀疏数组保存到文件中
     *
     * @param sparseArr
     */
    public static void writerToFile(int sparseArr[][], String fileName) {
        FileWriter fw = null;
        BufferedWriter bw = null;
        try {
            fw = new FileWriter(fileName);
            bw = new BufferedWriter(fw);
            for (int[] row : sparseArr) {
                bw.write(Arrays.toString(row).replaceAll("\\[", "").replaceAll("]", ""));
                bw.newLine();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (bw != null) {
                try {
                    bw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (fw != null) {
                try {
                    fw.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 读取文件中的稀疏数组数据
     *
     * @param fileName
     */
    public static int[][] readerArray(int sparseArray[][], String fileName) {
        FileReader fr = null;
        BufferedReader br = null;
        try {
            fr = new FileReader(fileName);
            br = new BufferedReader(fr);
            String arrayStr;
            int row = 0;
            while ((arrayStr = br.readLine()) != null) {
                String[] cols = arrayStr.split(",");
                for (int i = 0; i < cols.length; i++) {
                    sparseArray[row][i] = Integer.parseInt(cols[i].replaceAll(" ", ""));
                }
                row++;
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (br != null) {
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (fr != null) {
                try {
                    fr.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return sparseArray;
    }

然后将所有的内容的串起来。修改main方法

public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建一个原始的数组。0表示没有棋子，1 表示黑子，2 表示白子
        int chessArr[][] = new int[11][11];
        chessArr[1][2] = 1;
        chessArr[2][3] = 2;
        System.out.println("原始的二维数组：");
        for (int i = 0; i < chessArr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chessArr[i].length; j++) {
                System.out.print(chessArr[i][j] + "\t");
            }
            System.out.println();
        }

        // 1. 二维数组转换成稀疏数组
        int[][] sparseArr = arrayToSparseArr(chessArr);

        // 2. 将稀疏数组保存成文件
        String fileName = "map.data";
        writerToFile(sparseArr, fileName);

        // 3. 读取文件中的稀疏数组
        int readerSparseArray[][] = new int[sparseArr.length][3];
        readerSparseArray = readerArray(readerSparseArray, fileName);

        // 4. 稀疏转换成二维数组
        sparseArrToArray(readerSparseArray);
    }