Java数据结构与算法之稀疏数组与队列深入理解 Java数据结构与算法之稀疏数组

一、数据结构和算法简介
二、稀疏数组

稀疏数组的应用实例
二维数组与稀疏数组的转换

二维数组转稀疏数组的思路
稀疏数组转原始的二维数组的思路

三、队列

数组模拟队列

代码优化：数组模拟环形队列

之前学完了Java SE的知识，掌握了面向对象的编程思想，但对集合、多线程、反射、流的使用等内容理解的还不是很深入，打算再学习数据结构与算法的同时，在空闲的时间里去图书馆看《Java核心技术卷 I》这本书，很多大佬对这本书很推崇，之前在图书馆也看过其他Java的书籍，经过对比，这本书确实写的很有内涵；之后也会把看书过程中的收获写出来分享给大家，同时，连续的更新博客也是对自己学习的督促。终极目标：超越大我两级的学长，拿到大厂sp，年薪40w+！！！

一、数据结构和算法简介

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二、稀疏数组

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稀疏数组的应用实例
1) 稀疏数组，来保留类似前面的二维数组(棋盘、地图等等)
2) 把稀疏数组存盘，并且可以从新恢复原来的二维数组数据

二维数组与稀疏数组的转换

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二

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sum就可以创建稀疏数组 sparseArr int[sum + 1][3]
3.将二维数组的有效数据存入到稀疏数组

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 chessArr2 = int[11][11]
2.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。

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; // 新加的棋子；只需在这加就可以chessArr1[4][5] = 6; // 输出原始的二维数组System.out.println("原始的二维数组~~"); for (int[] row : chessArr1) {for (int data : row) {System.out.printf("%d\t", data); }System.out.println(); }// 将二维数组转稀疏数组的思路// 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++; }}}// 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sparseArr中int count = 0; // count 用于记录是第几个非0数据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]; }}}// 输出稀疏数组的形式System.out.println(); System.out.println("得到稀疏数组为~~~~"); 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 chessArr2[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]]; // 2.在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行开始)，并赋给原始的二维数组即可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(); System.out.println("恢复后的二维数组"); for (int[] row : chessArr2) {for (int data : row) {System.out.printf("%d\t", data); }System.out.println(); } }}

三、队列

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数组模拟队列

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public class ArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) {//测试一把//创建一个队列ArrayQueue queue = new ArrayQueue(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 = https://www.it610.com/article/scanner.nextInt(); queue.addQueue(value); break; case'g'://取出数据try {int res = queue.getQueue(); System.out.printf("去除的数据是%d\n",res); } catch (Exception e) {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) {System.out.println(e.getMessage()); }break; case 'e'://退出scanner.close(); loop = false; 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; // 表示数组的最大容量 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) {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，指向队列尾的数据(即就是队列的最后一个数据) } // 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 后移arr[rear] = n; } // 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"); }front++; // front后移return arr[front]; } // 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; }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 + 1]; }}

上述代码问题分析：
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(使用到了取模：%相关的算法)

代码优化：数组模拟环形队列

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思路如下：
1.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
2.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
3.当队列满时，条件是[rear + 1] % maxSize == front【满】
4.对队列为空的条件，rear == front空
5.当我们这样分析，队列中有效的数据的个数：(rear + maxSize - front) % maxSize
6.我们就可以在原来的队列上修改得到，一个环形队列

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public class CircleArrayQueueDemo { public static void main(String[] args) {// 测试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3char 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 = https://www.it610.com/article/scanner.nextInt(); queue.addQueue(value); break; case'g':// 取出数据try {int res = queue.getQueue(); System.out.printf("去除的数据是%d\n", res); } catch (Exception e) {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) {System.out.println(e.getMessage()); }break; case 'e':// 退出scanner.close(); loop = false; default:break; }}System.out.println("程序退出~~"); }}class CircleArray { private int maxSize; // 表示数组的最大容量 // front的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作为约定。 // rear的初始值=0 private int rear; 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; // 这里还有点没理解 } // 获取队列的数据，出队列 public int getQueue() {// 这里也没理解明白// 判断队列是否空if (isEmpty()) {// 通过异常抛出throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); }// 这里需要分析出front时指向队列的第一个元素// 1.先把front对应的只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 = https://www.it610.com/article/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// 动脑筋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() {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]; }}

【Java数据结构与算法之稀疏数组与队列深入理解】以上就是Java数据结构与算法之稀疏数组与队列深入理解的详细内容，更多关于Java稀疏数组与队列的资料请关注脚本之家其它相关文章！