数据结构入门:稀疏数组的原理与实现——高效压缩二维矩阵(附代码)
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一.数据结构的分类
数据结构包括:线性结构 and 非线性结构
线性结构
1)作为最常用的数据结构,特点是数据元素之间存在一对一的线性关系
2)线性结构有两种不同的存储结构,顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储线性表称为顺序表,顺序表中的存储元素是连续的
3)链式存储的线性表称为链表,链表中的存储元素不一定是连续的,元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息
4)线性结构常见的有:数组、队列、链表和栈
非线性结构
包括:二维数组、多维数组、广义表、树结构、图结构
二.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。
处理方法:
- 记录数组一共有几行几列,有多少个不同的值
- 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

三.应用实例

1)使用稀疏数组,来保留类似上面的二维数组(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
二维数组转稀疏数组的思路:
- 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sparseArr int[sum+1][3]
- 奖二维数组的有效数据存入到稀疏数组
稀疏数组转为原始的二维数组的思路:
- 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chessArr2 = int[11][11]
- 在读取稀疏数组后几行的数据,并赋给原始的二维数组即可
4)代码实现
package com.atguigu.sparse.array;
//稀疏数组
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
//创建一个原始的二维数组11*11
//0表示没有棋子,1表示黑子,2表示蓝子
int[][] chessArr1 = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
//输出原始的二维数组
System.out.println("原始的二维数组");
for(int[] row : chessArr1){//遍历每一行
for(int data : row){//遍历每一行的数据
System.out.print(data + "\t");
}
System.out.println();
}
//将二维数组转换成稀疏数组
//1.先遍历二维数组,得到非0数据的个数
int sum = 0;
for(int i = 0;i < 11;i++){
for(int j = 0;j < 11;j++){
if(chessArr1[i][j] != 0){
sum++;
}
}
}
System.out.println("二维数组的元素个数:" + sum);
//2.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;
//3.遍历二维数组,将非0数据存放到稀疏数组中
int count = 0;//记录当前是第几个非0元素(用于稀疏数组的行索引)
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];
}
}
}
//输出稀疏数组
System.out.println("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]);
}
//将稀疏数组恢复成二维数组
int[][] chessArr2 = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
//1.先读取稀疏数组,并赋给原来的二维数组
for(int i = 1;i < sparseArr.length;i++){
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
}
//输出恢复后的二维数组
System.out.println("恢复后的二维数组");
for(int[] row : chessArr2){
for(int data : row){
System.out.print(data + "\t");
}
System.out.println();
}
}
}
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