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数据结构与算法之稀疏数组

程序员文章站 2022-07-09 15:45:22
...

前言

讲稀疏数组前,我先假设一个场景。比如说,我们要编写一个五子棋程序,下面这个10*10的数组就代表这我们这个游戏的棋盘。数组中,1代表白棋,2代表黑棋。

0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	
0	0	1	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	

可以看到数组中很多值都是0,存在很多没有意义的数据,这样也就浪费了很多内存空间,那我们怎么来优化一下呢?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

稀疏数组的特点就是列数是固定的,一共有3列,分别是行(row)、列(col)、值(value)这三列稀疏数组的数组长度 = 原始数组的有效元素个数+1,为什么要加1呢?因为稀疏数组的第一行是用来记录原始数组的行数、列数、以及有效元素个数。接下来的每一行是分别来记录原始数组有效元素的行下标、列下标及元素的值

前面所说的原始数组转换成稀疏数组后的结果:

row col value
10 10 2
1 2 1
2 3 2

二维数组与稀疏数组相互转换

下面我将用代码实现将二维数组转换成稀疏数组,然后在将稀疏数组转换成二维数组

二维数组转稀疏数组思路:

  1. 遍历二维数组得到有效元素个数;
  2. 根据前面得到的有效元素个数来创建稀疏数组;
  3. 设置稀疏数组首行数据;
  4. 遍历二维数组的有效数据赋值给稀疏数组;

稀疏数组转二维数组思路:

  1. 读取稀疏首行数据,得到二维数组的行数和列数并创建一个新的二维数组;
  2. 遍历稀疏数组的后几行数据赋值给新的二维数组;

代码实现:

public class SparseArray {

    public static void main(String[] args) {
        // 定义一个10*10的二维数组
        System.out.println("原始二维数组:");
        int rowLength = 10;
        int colLength = 10;
        int chessboardOne[][] = new int[rowLength][colLength];

        // 设置二维数组中的值
        chessboardOne[1][2] = 1;
        chessboardOne[2][3] = 2;
        // 输出打印数组
        printArray(chessboardOne);

        /**二维数组转稀疏数组*/
        // 1.遍历二维数组统计数组中不为0的元素个数
        int noZeroElementNum = 0;
        for (int i = 0; i < chessboardOne.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chessboardOne[i].length; j++) {
                if (chessboardOne[i][j] != 0) {
                    noZeroElementNum++;
                }
            }
        }
        System.out.println("noZeroElementNum:" + noZeroElementNum);

        // 2.根据前面得到的有效元素个数来创建稀疏数组
        int sparseArray[][] = new int[noZeroElementNum + 1][3];
        // 3.设置稀疏数组首行数据
        sparseArray[0][0] = rowLength; // 行数
        sparseArray[0][1] = colLength; // 列数
        sparseArray[0][2] = noZeroElementNum; // 有效元素个数

        // 4.遍历二维数组的有效数据赋值给稀疏数组
        int indexTemp = 0; // 非0数据下标
        for (int i = 0; i < chessboardOne.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chessboardOne[i].length; j++) {
                if (chessboardOne[i][j] != 0) {
                    indexTemp++;
                    sparseArray[indexTemp][0] = i;
                    sparseArray[indexTemp][1] = j;
                    sparseArray[indexTemp][2] = chessboardOne[i][j];
                }
            }
        }

        System.out.println("得到的稀疏数组:");
        System.out.printf("row col value\n");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
            System.out.printf("%d\t %d\t %d\t\n", sparseArray[i][0], sparseArray[i][1], sparseArray[i][2]);
        }

        /**稀疏数组转二维数组*/
        // 1.读取稀疏首行数据,得到二维数组的行数和列数并创建一个新的二维数组
        int chessboardTwo[][] = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];
        // 2.遍历稀疏数组的后几行数据赋值给新的二维数组
        for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
            chessboardTwo[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];
        }

        System.out.println("将稀疏数组转换后的二维数组:");

        // 输出打印数组
        printArray(chessboardTwo);
    }

    public static void printArray(int param[][]) {
        for (int[] row : param) {
            for (int val : row) {
                System.out.printf("%d\t", val);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}
相关标签: 数据结构 数组