1、稀疏数组（SparseArray）

1.1 需求场景

存在一个黑白棋盘，需要对棋盘数据进行存储和读取。

粗暴的解决方案：把棋盘看成是一个二维数组。

存在的问题：该二维数组存在大量的默认值0，因此记录了很多没有意义的数据。

比较优雅的解决方案：使用稀疏数组对棋盘数组进行压缩。

1.2 基本介绍

当一个数组中大部分元素为默认值时，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、记录数组的行列数和不同取值数目；

2、把具有不同值的元素的行列以及取值记录在一个小规模的数组张，从而压缩信息；

1.3 应用实例

1、使用稀疏数组，保存前面的二维棋盘数组；

2、把稀疏数组还原成棋盘数组。

1.4 稀疏数组工具类

package cn.klb.datastructures.sparsearray;/** * @Author: Konglibin * @Description: 稀疏矩阵的使用 * @Date: Create in 2020/3/29 17:29 * @Modified By: */public class SparseArray {       /**     * 将棋盘数组转为稀疏数组     *     * @param chessArray     * @return     */    public static int[][] chessToSparse(int[][] chessArray) {           // 获取原数组有效数字个数        int valueNums = 0;        for (int[] ints : chessArray) {               for (int i : ints) {                   if (i != 0) {                       valueNums++;                }            }        }        // 获取原数组的维数        int row = chessArray.length;        int col = chessArray[0].length;        // 定义初始化的稀疏数组        int[][] sparseArray = new int[valueNums + 1][3];        // 给稀疏数组赋值        sparseArray[0][0] = row;        sparseArray[0][1] = col;        sparseArray[0][2] = valueNums;        int index = 1;        for (int i = 1; i < row; i++) {               for (int j = 1; j < col; j++) {                   if (chessArray[i][j] != 0) {                       sparseArray[index][0] = i;                    sparseArray[index][1] = j;                    sparseArray[index][2] = chessArray[i][j];                    index++;                }            }        }        return sparseArray;    }    /**     * 将稀疏数组还原成棋盘数组     *     * @param sparseArray     * @return     */    public static int[][] sparseToChess(int[][] sparseArray) {           // 定义并初始化一个原生数组        int[][] cheeseArray = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];        for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {               cheeseArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];        }        return cheeseArray;    }    /**     * 打印数组     *     * @param array     */    public static void showArray(int[][] array) {           for (int[] ints : array) {               for (int i : ints) {                   System.out.print(i + " ");            }            System.out.println();        }    }}

1.5 测试类

package cn.klb.test.datastructurestest;import cn.klb.datastructures.sparsearray.SparseArray;import org.junit.Test;/** * @Author: Konglibin * @Description: * @Date: Create in 2020/4/1 13:15 * @Modified By: */public class SparseArrayTest {       @Test    public void testSparseArray(){           /*        创建一个棋盘二维数组 12 × 12        1 代表黑子；2代表白子        */        int chessArr1[][] = new int[12][12];        chessArr1[1][2] = 1;        chessArr1[2][3] = 2;        // 打印棋盘数组        System.out.println("-----棋盘数组1--------");        SparseArray.showArray(chessArr1);        System.out.println("-----稀疏矩阵-------");        int[][] sparseArr = SparseArray.chessToSparse(chessArr1);        SparseArray.showArray(sparseArr);        // 打印棋盘数组        System.out.println("-----棋盘数组2--------");        int[][] chessArr2 = SparseArray.sparseToChess(sparseArr);        SparseArray.showArray(chessArr2);    }}

2、队列（Queue）

2.1 需求场景

银行排队的案例：先拿到号的人先办理业务，后拿到号的人后办理业务。

2.2 基本介绍

1、队列是一个有序列表，可以用数组或者链表来实现；

2、队列遵循“先入先出”的原则；

3、示意图：

说明：front表示队列的首位指针，rear表示队列的末位指针，初始状态front=rear=-1。没添加一个元素，rear+1；每移除一个元素，front+1，抛弃前面的一个元素。

2.3 使用数组实现队列思路

1、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；

2、因为队列的输出、输入是分别从队列的首尾来处理，因此需要两个变量front以及rear分别记录队列的首位和末位的下表，front会随着队列数据的移除而改变，rear会随着队列数据的增加而改变，如图所示：

3、末尾索引rear的下一个为头索引front时表示队列满了，即这里使用队列的一个容量空出来作为约定。此时判断队列满的依据是：( rear + 1 ) % maxSize == front；

4、判断队列为空的依据：rear == front;

5、队列的有效数据个数为：(rear + maxSize - front) % maxSize

2.4 代码实现

2.4.1 数组模拟的队列类

package cn.klb.datastructures.queue;/** * @Author: Konglibin * @Description:使用数组模拟队列 * @Date: Create in 2020/3/29 19:47 * @Modified By: */public class ArrayQueue {       private int maxSize; // 表示数组的最大容量    private int front;  // 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    private int 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    private int[] arr; // 用于存放队列的数据, 模拟队列    public ArrayQueue(int arrMaxSize) {           maxSize = arrMaxSize;        arr = new int[maxSize];    }    /**     * 判断队列是否满     *     * @return     */    public boolean isFull() {           return (rear + 1) % maxSize == front;    }    /**     * 判断队列是否为空     *     * @return     */    public boolean isEmpty() {           return rear == front;    }    /**     * 添加数据到队列     *     * @param n     */    public void add(int n) {           // 判断队列是已满        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;    }    /**     * 数据出列     *     * @return     */    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");        }        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;        }        // 从front开始遍历，遍历有效数据个元素        for (int i = front; i < front + size(); i++) {               System.out.print(arr[i % maxSize] + " ");        }        System.out.println();    }    // 求出当前队列有效数据的个数    public int size() {           return (rear + maxSize - front) % maxSize;    }}

2.4.2 测试类

package cn.klb.test.datastructurestest;import cn.klb.datastructures.queue.ArrayQueue;import org.junit.Test;/** * @Author: Konglibin * @Description: * @Date: Create in 2020/3/31 12:55 * @Modified By: */public class ArrayQueueTest {       @Test    public void arrayQueueTest() {           ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(5);        System.out.println("-----添加：0 1 2-----");        arrayQueue.add(0);        arrayQueue.add(1);        arrayQueue.add(2);        arrayQueue.showQueue();        System.out.println("-----一位出队-----");        System.out.println("出列数字：" + arrayQueue.getQueue());        arrayQueue.showQueue();        System.out.println("-----添加：7 8-----");        arrayQueue.add(7);        arrayQueue.add(8);        arrayQueue.showQueue();    }}

转载地址：http://zbv.baihongyu.com/

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