一、稀疏 sparsearray 数组
先看一个实际的需求
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。
稀疏数组的处理方法是:
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
举个栗子：
具体实现：
package com.atguigu.sparsearray; public class MySparseArray { 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表示篮子 int[][] arr = new int[11][11]; arr[1][2] = 1; arr[2][3] = 2; //输出原始的二维数组 for(int i = 0;i < arr.length;i++) { for(int j = 0;j < arr[i].length;j++) { System.out.print(arr[i][j]+" "); } System.out.println(); } //将二维数组转稀疏数组 //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 < arr.length;i++) { for(int j = 0;j < arr[i].length;j++) { if(arr[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的之存储到sparseArr中 int count = 0;//用于记录是第几个非0数据 for(int i = 0;i < arr.length;i++) { for(int j = 0;j < arr[i].length;j++) { if(arr[i][j] != 0) { count++; sparseArr[count][0] = i; sparseArr[count][1] = j; sparseArr[count][2] = arr[i][j]; } } } System.out.println("得到的稀疏数组为...."); // 输出稀疏数组的形式 for(int i = 0;i < sparseArr.length;i++) { for(int j = 0;j < sparseArr[i].length;j++) { System.out.printf("%d\t",sparseArr[i][j]); } System.out.println(); } //将稀疏数组-->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 int arr1[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]]; //2.先读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数组即可 for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) { arr1[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2]; } System.out.println(); System.out.println("恢复后的二维数组"); for(int[] row : arr1 ) { for(int data : row) { System.out.printf("%d ",data); } System.out.println(); } } }
二、队列
1) 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
2) 遵循先入先出的原则。即：先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出
数组模拟队列思路
> 队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图, 其中 maxSize 是该队列的最大容量。
> 因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量 front 及 rear 分别记录队列前后端的下标，front 会随着数据输出而改变，而 rear 则是随着数据输入而改变，如图所示:
>当我们将数据存入队列时称为”addQueue”，addQueue 的处理需要有两个步骤：思路分析
1) 将尾指针往后移：rear+1 , 当 front == rear 【空】
2) 若尾指针 rear 小于队列的最大下标 maxSize-1，则将数据存入 rear 所指的数组元素中，否则无法存入数据。
rear == maxSize - 1[队列满]
代码实现：
package com.atguigu.queue; import java.util.Scanner; public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { //创建一个队列 ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3); char key = ' ';//接受用户输入 Scanner scanner = new Scanner(System.in); boolean loop = true; //输出一个菜单 while(loop) { System.out.println("s(show)：显示队列"); System.out.println("e(exit)：退出程序"); System.out.println("a(add)：添加数据到队列"); System.out.println("g(get)：从队列取出数据"); System.out.println("h(head)：查看队列头的数据"); key = scanner.next().charAt(0);//接收一个字符 switch(key) { case 's': queue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("输入一个数"); int value = scanner.nextInt(); queue.addQueue(value); break; case 'g': try { int res = queue.getQueue(); System.out.printf("取出数据是%d",res); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h'://查看队列头的数据 try { int res = queue.headQueue(); System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e'://退出 scanner.close(); loop = false; break; default: break; } } System.out.println("程序退出"); } } //使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类 class ArrayQueue{ private int maxSize;//表示数组最大的容量 private int front;//队列头 private int rear;//队列尾 private int[] arr;//该数据用于存放数据，模拟队列 //创建队列的构造器 public ArrayQueue(int arrMaxSize) { this.maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; front = -1;//指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置 rear = -1;//指向队列尾部，指向队列尾的数据 } //判断队列是否满 public boolean isFull() { return rear == maxSize-1; } //判断队列是否为空 public boolean isEmpty() { return rear == front; } //添加数据到队列 public void addQueue(int n) { //判断队列是否满 if(isFull()) { System.out.println("队列满，不能加入数据~"); return; } rear++;//让rear后裔 arr[rear] = n; } //获取队列的数据，出队列 public int getQueue() { //判断队列是否为空 if(isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); } front++;//front后移动 return arr[front]; } //显示队列所有的数据 public void showQueue() { //遍历 if(isEmpty()) { System.out.println("队列空没有数据"); return; } for(int i = 0;i < arr.length;i++) { System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]); } } //显示队列的头数据，注意表示取出数据 public int headQueue() { //判断 if(isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列空的，没有数据"); } return arr[front+1]; } }
问题分析并优化
1) 目前数组使用一次就不能用， 没有达到复用的效果
2) 将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列 取模：%
数组模拟环形队列
对前面的数组模拟队列的优化，充分利用数组. 因此将数组看做是一个环形的。(通过取模的方式来实现即可)
分析说明：
1) 尾索引的下一个为头索引时表示队列满，即将队列容量空出一个作为约定,这个在做判断队列满的
时候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front [满]
2) rear == front [空]
3) 分析示意图:
package com.atguigu.queue; import java.util.Scanner; public class CircleArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) { System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例~~~"); // 创建一个环形队列 CircleArray queue = new CircleArray(4); //说明设置 4, 其队列的有效数据最大是 3 char key = ' '; // 接收用户输入 Scanner scanner = new Scanner(System.in);// boolean loop = true; // 输出一个菜单 while (loop) { System.out.println("s(show): 显示队列"); System.out.println("e(exit): 退出程序"); System.out.println("a(add): 添加数据到队列"); System.out.println("g(get): 从队列取出数据"); System.out.println("h(head): 查看队列头的数据"); key = scanner.next().charAt(0);// 接收一个字符 switch (key) { case 's': queue.showQueue(); break; case 'a': System.out.println("输出一个数"); int value = scanner.nextInt(); queue.addQueue(value); break; case 'g': // 取出数据 try { int res = queue.getQueue(); System.out.printf("取出的数据是%d\n", res); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'h': // 查看队列头的数据 try { int res = queue.headQueue(); System.out.printf("队列头的数据是%d\n", res); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception System.out.println(e.getMessage()); } break; case 'e': // 退出 scanner.close(); loop = false; break; default: break; } } System.out.println("程序退出~~"); } } class CircleArray { private int maxSize; // 表示数组的最大容量 //front 变量的含义做一个调整： front 就指向队列的第一个元素, 也就是说 arr[front] 就是队列的第一个元素 //front 的初始值 = 0 private int front; //rear 变量的含义做一个调整：rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置. 因为希望空出一个空间做为约定. //rear 的初始值 = 0 private int rear; // 队列尾 private int[] arr; // 该数据用于存放数据, 模拟队列 public CircleArray(int arrMaxSize) { maxSize = arrMaxSize; arr = new int[maxSize]; } // 判断队列是否满 public boolean isFull() { return (rear + 1) % maxSize == front; } // 判断队列是否为空 public boolean isEmpty() { return rear == front; } // 添加数据到队列 public void addQueue(int n) { // 判断队列是否满 if (isFull()) { System.out.println("队列满，不能加入数据~"); return; } //直接将数据加入 arr[rear] = n; //将 rear 后移, 这里必须考虑取模 rear = (rear + 1) % maxSize; } // 获取队列的数据, 出队列 public int getQueue() { // 判断队列是否空 if (isEmpty()) { // 通过抛出异常 throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); } // 这里需要分析出 front 是指向队列的第一个元素 // 1. 先把 front 对应的值保留到一个临时变量 // 2. 将 front 后移, 考虑取模 // 3. 将临时保存的变量返回 int value = arr[front]; front = (front + 1) % maxSize; return value; } // 显示队列的所有数据 public void showQueue() { // 遍历 if (isEmpty()) { System.out.println("队列空的，没有数据~~"); return; } // 思路：从 front 开始遍历，遍历多少个元素 for (int i = front; i < front + size() ; i++) { System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]); } } // 求出当前队列有效数据的个数 public int size() { // rear = 2 // front = 1 // maxSize = 3 return (rear + maxSize - front) % maxSize; } // 显示队列的头数据， 注意不是取出数据 public int headQueue() { // 判断 if (isEmpty()) { throw new RuntimeException("队列空的，没有数据~~"); } return arr[front]; } }
