数据结构——稀疏数组

稀疏数组作用：

数组中有很多无效数据，压缩数组。疏数组可以简单的看作为是压缩，在开发中也会使用到。比如将数据序列化到磁盘上，减少数据量，在IO过程中提高效率等等。

为什么要进行压缩？

由于稀疏矩阵中存在大量的“空”值，占据了大量的存储空间，而真正有用的数据却少之又少，且在计算时浪费资源，所以要进行压缩存储以节省存储空间和计算方便。

这里用一个小Demo来展示稀疏数组的作用，主要功能如下：

1、将二维数组转稀疏数组
2、将稀疏数组转回原始数组
3、将稀疏数组存到磁盘中
4、从磁盘中读取稀疏数组并将其转回二维数组

代码如下

public class SparseArray {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //初始化二维数组
        int[][] array = initArr();
        System.out.println("---------> 二维数组转稀疏数组");
        //初始化稀疏数组
        int[][] sparseArray = initSparseArr(array);
        System.out.println("----------->稀疏数组转回原始数组");
        //将稀疏数组转回二维数组
        returnInitArr(sparseArray);
        /**
         * 将稀疏数组存到磁盘中:
         * 我们可以使用java的IO流将稀疏数组存放到磁盘中，原数组和稀疏数组比较，肯定是稀疏数组体积更小，占用空间更小
         */
        saveSparseArray(sparseArray);
        //从磁盘中读取稀疏数组
        readSparseArray();
    }

    private static void returnInitArr(int[][] sparseArray) {
        //初始化原二维数组
        int[][] oldArray = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
        //将原来非0的数填充回去
        for (int i = 1; i <= sparseArray[0][2]; i++) {
            oldArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
        }
        //遍历刚转回的原始数组
        printMethod(oldArray);
    }

    private static int[][] initSparseArr(int[][] array) {
        //得到非0数据的个数
        int sum = 0;
        for (int[] row : array) {
            for (int item : row) {
                if (item != 0) {
                    sum++;
                }
            }
        }
        //创建稀疏数组并给稀疏数组赋值
        int[][] sparseArray = new int[sum + 1][3];
        sparseArray[0][0] = array.length;
        sparseArray[0][1] = array.length;
        sparseArray[0][2] = sum;
        //将非0的数放入稀疏数组；count：标识当前是第几个非0数
        int count = 0;
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array.length; j++) {
                if (array[i][j] != 0) {
                    count++;
                    sparseArray[count][0] = i;
                    sparseArray[count][1] = j;
                    sparseArray[count][2] = array[i][j];
                }
            }
        }
        //遍历稀疏数组
        printMethod(sparseArray);
        return sparseArray;
    }

    private static int[][] initArr() {
        int[][] array = new int[11][11];
        array[1][2] = 1;
        array[2][4] = 2;
        printMethod(array);
        return array;
    }

	//一个用来遍历数组的方法
    private static void printMethod(int[][] array) {
        for (int[] row : array) {
            for (int item : row) {
                System.out.print(item + "\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }

    /**
     * 从磁盘中读取稀疏数组
     *
     * @throws Exception
     */
    private static void readSparseArray() throws Exception {

        File file = new File("sparseArray.txt");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        InputStreamReader reader = new InputStreamReader(fis, "utf-8");
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        while (reader.ready()) {
            sb.append((char) reader.read());
        }
        reader.close();
        fis.close();

        //创建对应的稀疏数组
        String[] str = sb.toString().split(",");
        int[][] sparseArrHf = new int[str.length / 3][3];
        //给稀疏数组赋值
        int i = 0;
        for (String s : str) {
            sparseArrHf[i / 3][i % 3] = Integer.parseInt(s);
            i++;
        }

        System.out.println("磁盘读取稀疏数组");
        printMethod(sparseArrHf);
        //将稀疏数组转回二维数组
        System.out.println("将稀疏数组转回二维数组");
        returnInitArr(sparseArrHf);
    }

    /**
     * 将稀疏数组存入磁盘（文件）
     * @param sparseArray
     */
    private static void saveSparseArray(int[][] sparseArray) throws Exception {

        File file = new File("sparseArray.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(fos, "utf-8");
        if (!file.exists()) {
            file.createNewFile();
        }

        for (int[] row : sparseArray) {
            for (int item : row) {
                writer.write(item + ",");
            }
        }
        writer.flush();
        writer.close();
    }

}