数据结构之稀疏数组

数据结构之稀疏数组

1.稀疏SpareArray数组

场景

如何用简单的数据结构实现记录五子棋中黑子与白字的坐标，有存盘和读盘的功能呢？

或许你首先会想到使用二维数组来实现，但实际上除了要存储黑子、白子的坐标值，还要存储其他未放的棋盘坐标值。

假设我们将白子的值设置为“1”，黑子的值设置为“2”，未放的棋盘值设置为“0”。

使用二维数组记录棋盘：

分析：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。

那什么是稀疏数组呢？

稀疏数组：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。

处理方法：

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，在一定程度上节省了资源开销。

举个栗子：

2.实例应用

应用场景

1. 使用稀疏数组，来保存类似前面的二维数组(棋盘、地图等等)

2. 把稀疏数组存盘，并且可以从文件中恢复原来的二维数组

稀疏数组+IO文件字符流实现五子棋存储与读取

思路：

二维数组转稀疏数组

• 遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
• 根据sum就可以创建稀疏数组 int[][] parseArray = new int[sum + 1][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

• 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 originArray[11][11]
• 在读取稀疏数组后几行的数据，并给原始的二维数组赋值

1.创建原始数组

//1.创建原始数组
int[][] chessArray = new int[11][11];
//给数组赋初始值
chessArray[1][2] = 1;
chessArray[2][3] = 2;
chessArray[4][5] = 2;
//初始数组遍历
for (int[] array : chessArray) {
    for (int element : array) {
        System.out.print(element + "\t");
    }
    System.out.println();
}
/*
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	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
*/

2.将原始数组转换为稀疏数组

//2.将原始数组转换为稀疏数组
int sum = 0;
for (int[] array : chessArray) {
    for (int element : array) {
        if (element != 0) {
            sum++;
        }
    }
}
System.out.println();
//原始数组中有效数据个数
System.out.println(sum);
//创建稀疏数组
int[][] parseArray = new int[sum + 1][3];
parseArray[0][0] = 11;
parseArray[0][1] = 11;
parseArray[0][2] = sum;
int count = 0;
for (int i = 0; i < chessArray.length; i++) {
    for (int j = 0; j < chessArray[i].length; j++) {
        if (chessArray[i][j] != 0) {
            count++;
            parseArray[count][0] = i;
            parseArray[count][1] = j;
           	parseArray[count][2] = chessArray[i][j];
        }
    }
}
System.out.println();
//转换后的稀疏数组
for (int[] array : parseArray) {
    for (int element : array) {
        System.out.print(element + "\t");
    }
    System.out.println();
}
/*
3

11	11	3	
1	2	1	
2	3	2	
4	5	2
*/

3.将稀疏数组转换为原始数组

//3.将稀疏数组转换为原始数组
int[][] originArray = new int[parseArray[0][0]][parseArray[0][1]];
for (int i = 1; i < parseArray.length; i++) {
    originArray[parseArray[i][0]][parseArray[i][1]] = parseArray[i][2];
}
System.out.println();
//转换后的原始数组
for (int[] array : originArray) {
    for (int element : array) {
        System.out.print(element + "\t");
    }
    System.out.println();
}
System.out.println();
}
/*
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	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
*/

4.将稀疏数组写入到文件中

public static void writeFile(int[][] parseArray) throws IOException {
    FileWriter fileWriter = new FileWriter("D:/chess_data.txt");
    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(fileWriter);
    for (int[] array : parseArray) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (int element : array) {
            stringBuilder.append(element).append(" ");
        }
        printWriter.println(stringBuilder);
    }
    printWriter.close();
}

5.从文件中读取稀疏数组

public static void readFile() throws IOException {
    FileReader fileReader = new FileReader("D:/chess_data.txt");
    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
    String[] firstRow = bufferedReader.readLine().trim().split(" ");
    int dataNum = Integer.parseInt(firstRow[2]);
    int[][] parseArray = new int[dataNum+1][3];
    parseArray[0][0] = Integer.parseInt(firstRow[0]);
    parseArray[0][1] = Integer.parseInt(firstRow[1]);
    parseArray[0][2] = dataNum;
    int count = 0;
    while (true){
        count++;
        String str = bufferedReader.readLine();
        if (str == null) break;
        String[] strArray = str.trim().split(" ");
        parseArray[count][0] = Integer.parseInt(strArray[0]);
        parseArray[count][1] = Integer.parseInt(strArray[1]);
        parseArray[count][2] = Integer.parseInt(strArray[2]);
    }
    bufferedReader.close();
    for (int[] array : parseArray) {
        for (int element : array) {
            System.out.print(element + "\t");
        }
        System.out.println();
    }
}
/*
11	11	3	
1	2	1	
2	3	2	
4	5	2
*/

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