1.数据结构与算法学习笔记：稀疏数组

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是时，可以用稀疏数组来保存该数组

问题分析：

🐱编写的五子棋程序中，有存盘退出和续上盘的功能

分析：因为该二维数组的很多值都是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据，可以采用稀疏数组来优化

稀疏数组的处理方式是：

1. 记录数一共多少行多少列，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

上图本来要存储42个值，转成稀疏数组只需要存27个值

java中数组索引从0开始

二维数组转稀疏数组的思路：

1.遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum

2.根据有效数据个数sum就可以创建稀疏数组(sparseArr)

• (sparseArr) 行数：int[sum+1] 列数：[3]

3.将二位数组的有效数据存入到稀疏数组中

稀疏数组转原始的二维数组的思路：

1. 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，比如上面的棋盘 chessArr2=int[11] [11]
2. 在读取稀疏数组后几行的数组，并赋给原始的二维数组即可

稀疏数组的代码实现：

public class SpasseArray {
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];
//第一行第二列有一个黑子
//第二行第四列有一个蓝子
chessArr1[1][2]=1;
chessArr1[2][3]=2;
chessArr1[4][5]=2;
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
System.out.print("  "+data);
/*
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
*/
}
System.out.println();
}
//将二维数组转化为稀疏数组的思想
//先遍历认为数组，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++;
}
}
}
//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;
//遍历二维数组，将非0的值存放到稀疏数组中去
int count=0;//count 用于记录是第几个非0数据
for (int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {
for (int j = 0; j < chessArr1.length; j++) {
if(chessArr1[i][j]!=0){
count++;
//i是行数，j是列数，i和j同时出现就能定位一个数组中的元素
sparseArr[count][0]=i;//稀疏数组的第一列（不包含第一行，因为第一行已经指定为二维数组的总行数）代表二维数组中不为0的值所在的行数
sparseArr[count][1]=j;//稀疏数组的第二列（不包含第一行，因为第一行已经指定为二维数组的总列数）代表二维数组中不为0的值所在的列数
sparseArr[count][2]=chessArr1[i][j];//稀疏数组的第三列（不包含第一行，因为第一行已经指定为二维数组的总列数）代表二维数组中不为0的具体值
}
}
}
//输出稀疏数组的形式
System.out.println();
System.out.println("得到稀疏数组为~~~~~");
System.out.println("行  列  值");
for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
System.out.println(sparseArr[i][0]+" "+sparseArr[i][1]+" "+sparseArr[i][2]);
/*
得到稀疏数组为~~~~~
行  列  值
11 11 3
1  2  1
2  3  2
4  5  2
*/
}
//将稀疏数组转化为原始的二维数组
/*1.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，比如上面的棋盘 chessArr2=int[11] [11]
2.在读取稀疏数组后几行的数组，并赋给原始的二维数组即可*/
//注意，数组索引从0开始
//稀疏数组的第一行的第一列就是原始二维数组的行数
//稀疏数组的第一行的第二列就是原始二维数组的列数
//1.创建原始的二维数组
int chessArr2[][]=new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {//从第二行开始，因为第一行用来创建原始的二维数组了，sparseArr.length就是具体值的个数
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]]=sparseArr[i][2];
}
System.out.println("恢复后的二维数组~~~");
for (int[] ints : chessArr2) {
for (int anInt : ints) {
System.out.print("  "+anInt);
/*
恢复后的二维数组~~~
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
*/
}
System.out.println();
}
}
}

课后练习：

注意：使用序列化和反序列化流需实现Serializable接口

（1）序列化二维数组

//输出稀疏数组的形式
//创建序列化流对象
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("F:\\l\\data.data"));
ArrayList<Object> objects = new ArrayList<>();
System.out.println();
System.out.println("得到稀疏数组为~~~~~");
System.out.println("行  列  值");
for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
System.out.println(sparseArr[i][0]+" "+sparseArr[i][1]+" "+sparseArr[i][2]);//写出对象
objects.add(sparseArr[i][0]+" "+sparseArr[i][1]+" "+sparseArr[i][2]);
/*
得到稀疏数组为~~~~~
行  列  值
11 11 3
1  2  1
2  3  2
4  5  2
*/
}
oos.writeObject(objects);
oos.close();

（2） 反序列化二维数组

public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建反序列流
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("F:\\l\\data.data"));
ArrayList<Object> o = (ArrayList<Object>)ois.readObject();
System.out.println(o);
ois.close();
}