1. 稀疏數組sparsearray

1.1 運用場景

• 編寫的五子棋程序中， 有存盤退出和續上盤的功能。

• 分析問題:

因為該二維數組的很多值是默認值 0, 因此記錄了很多沒有意義的數據，這個時候我們就可以運用稀疏數組。

?

1.2 解決方案

• 當一個數組中大部分元素為０ ， 或者為同一個值的數組時， 可以使用稀疏數組來保存該數組。
• 稀疏數組的處理方法:

稀疏數組一般是個N行3列的二維數組，第一行記錄了數組包含幾行幾列，有多少個不同的值。

稀疏數組從第二行開始，記錄數組不同的值在第幾行、第幾列及其具體的值，從而縮小程序的規模。

1.3 應用實例

• 使用稀疏數組， 來保留類似前面的二維數組(棋盤、 地圖等等)
• 把稀疏數組存盤， 并且可以從新恢復原來的二維數組數
• 整體思路分析：

1.4 代碼實現

package com.gtjt.xxjss.parsearry;public class SparseArray {/*** 二維數組轉換成稀疏數組** @param dyadicArry* @return*/public static int[][] dyadicArrayConvertIntoSparseArray(int[][] dyadicArry) {//1.遍歷原始的二維數組，得到有效數據的個數sumint sum = 0;for (int i = 0;i < dyadicArry.length;i++) {for (int j = 0;j < dyadicArry[i].length;j++) {if (dyadicArry[i][j] != 0) {sum++;}}}//2.根據sum就可以創建稀疏數組sparseArray int[sum+1][3]int[][] sparseArray = new int[sum+1][3];sparseArray[0][0] = dyadicArry.length;sparseArray[0][1] = sparseArray[0][0];sparseArray[0][2] = sum;//3.將二維數組的有效數據存入稀疏數組int k = 1;for (int i = 0;i < dyadicArry.length;i++) {for (int j = 0;j < dyadicArry[i].length;j++) {if (dyadicArry[i][j] != 0) {sparseArray[k][0] = i;sparseArray[k][1] = j;sparseArray[k][2] = dyadicArry[i][j];k++;}}}return sparseArray;}/*** 稀疏數組轉換成二維數組** @param sparseArray* @return*/public static int[][] sparseArrayConvertIntoDyadicArray(int[][] sparseArray) {//1.先讀取稀疏數組的第一行，根據第一行的數據，創建原始的二維數組int[][] dyadicArray = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];//2.在讀取稀疏數組后幾行的數據，并賦值給原始的二維數組即可for (int i = 1;i <= sparseArray[0][2];i++) {dyadicArray[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];}return dyadicArray;}public static void main(String[] args) {int[][] dyadicArry ={{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},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0},{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},{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}};System.out.println("原始的二維數組：");for (int[] d : dyadicArry) {for (int i = 0;i < d.length;i++) {System.out.printf("%d\t", d[i]);}System.out.println();}int[][] sparseArray = dyadicArrayConvertIntoSparseArray(dyadicArry);System.out.println("二維數組轉換后的稀疏數組：");for (int[] s : sparseArray) {for (int i = 0;i < s.length;i++) {System.out.printf("%d\t", s[i]);}System.out.println();}int [][] dyadicArry2 = sparseArrayConvertIntoDyadicArray(sparseArray);System.out.println("稀疏數組轉換后的二維數組：");for (int[] d : dyadicArry2) {for (int i = 0;i < d.length;i++) {System.out.printf("%d\t", d[i]);}System.out.println();}}}

1.5 程序運行結果

原始的二維數組： 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 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 0 二維數組轉換后的稀疏數組： 11 11 2 1 2 1 2 3 2 稀疏數組轉換后的二維數組： 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 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 0

1.4 課后練習

• 在前面的基礎上， 將稀疏數組保存到磁盤上， 比如 map.data
• 恢復原來的數組時， 讀取 map.data 進行恢復

?

2. 隊列

2.1 隊列的一個使用場景

銀行排隊的案例:

2.2 隊列介紹

?隊列是一個有序列表， 可以用數組或是鏈表來實現。

遵循先入先出的原則。 即： 先存入隊列的數據， 要先取出。 后存入的要后取出

示意圖： (使用數組模擬隊列示意圖)

2.3 數組模擬隊列思路

• 隊列本身是有序列表， 若使用數組的結構來存儲隊列的數據， 則隊列數組的聲明如下圖, 其中 maxSize 是該隊列的最大容量。
• 因為隊列的輸出、 輸入是分別從前后端來處理， 因此需要兩個變量 front 及 rear 分別記錄隊列前后端的下標，
• front 會隨著數據輸出而改變， 而 rear 則是隨著數據輸入而改變， 如圖所示:

• 當我們將數據存入隊列時稱為” addQueue” ， addQueue 的處理需要有兩個步驟： 思路分析

將尾指針往后移： rear+1 , 當 front == rear 【空】

若尾指針 rear 小于隊列的最大下標 maxSize-1， 則將數據存入 rear 所指的數組元素中， 否則無法存入數據。rear == maxSize - 1[隊列滿]

2.4 代碼實現

package com.gtjt.xxjss.queue;import java.util.Scanner;public class ArrayQueueDemo {public static void main(String[] args) {ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);char key = ' ';Scanner scanner = new Scanner(System.in);boolean loop = true;while (loop) {System.out.println("s(show)：顯示隊列");System.out.println("e(exit)：退出程序");System.out.println("a(add)：添加數據到隊列");System.out.println("g(get)：從隊列中取出數據");System.out.println("h(head)：查看隊列頭部數據");key = scanner.next().charAt(0);switch (key) {case 's' :queue.showQueue();break;case 'a' :System.out.println("請輸入一個整數：");int value = scanner.nextInt();queue.addQueue(value);break;case 'g' :try {int res = queue.getQueue();System.out.printf("取出的數據是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h' :try {int res = queue.headQueue();System.out.printf("隊列頭部的數據是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'e' :scanner.close();loop = false;break;default:break;}}System.out.println("程序退出~~");} }class ArrayQueue {private int maxSize;//隊列最大長度private int front;//指向隊列頭部前一個位置private int rear;//指向隊列尾部，包含尾部private int[] array;//構造一個長度為size的隊列public ArrayQueue(int size) {maxSize = size;front = -1;//隊列頭部，指向的是隊列頭的前一個位置rear = -1;//隊列尾部，指向隊列尾的數據（隊列的最后一個數據）array = new int[size];}//判斷隊列是否空public boolean isEmpty() {return front == rear;}//判斷隊列是否滿public boolean isFull() {return rear == maxSize - 1;}//往隊列存數public void addQueue(int n) {if (isFull()) {System.out.println("隊列滿，不能存數！");return;}rear++;array[rear] = n;}//從隊列中取數public int getQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("隊列空，不能取數！");}front++;return array[front];}//顯示隊列public void showQueue() {if (isEmpty()) {System.out.println("隊列為空，沒有數據！");return;}for (int i = (front + 1);i < rear + 1;i++) {System.out.printf("array[%d]：%d\n",i, array[i]);}}//取出隊列頭數據public int headQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("隊列空，不能取數！");}return array[front + 1];} }

2.5 程序運行結果

s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 1 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 2 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 4 隊列滿，不能存數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 h 隊列頭部的數據是：1 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：1 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[1]：2 array[2]：3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：2 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 隊列空，不能取數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s 隊列為空，沒有數據！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 4 隊列滿，不能存數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據

2.6?問題分析并優化

• 目前數組使用一次就不能用， 沒有達到復用的效果
• 將這個數組使用算法， 改進成一個環形的隊列 取模： %

?

3. 數組模擬環形隊列

? 3.1 對前面的數組模擬隊列進行優化， 充分利用數組，可將數組看是一個環形的。 (通過取模的方式來實現)

• 分析說明：

尾索引的下一個為頭索引時表示隊列滿， 即將隊列容量空出一個作為約定,這個在做判斷隊列滿的時候需要注意 (rear + 1) % maxSize == front 滿]

rear == front [空]

分析示意圖:

3.2 代碼實現

package com.gtjt.xxjss.queue;import java.util.Scanner;public class CircleArrayQueueDemo {public static void main(String[] args) {CircleArrayQueue queue = new CircleArrayQueue(4);char key = ' ';Scanner scanner = new Scanner(System.in);boolean loop = true;while (loop) {System.out.println("s(show)：顯示隊列");System.out.println("e(exit)：退出程序");System.out.println("a(add)：添加數據到隊列");System.out.println("g(get)：從隊列中取出數據");System.out.println("h(head)：查看隊列頭部數據");key = scanner.next().charAt(0);switch (key) {case 's' :queue.showQueue();break;case 'a' :System.out.println("請輸入一個整數：");int value = scanner.nextInt();queue.addQueue(value);break;case 'g' :try {int res = queue.getQueue();System.out.printf("取出的數據是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'h' :try {int res = queue.headQueue();System.out.printf("隊列頭部的數據是：%d\n", res);} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());}break;case 'e' :scanner.close();loop = false;break;default:break;}}System.out.println("程序退出~~");} }class CircleArrayQueue {private int maxSize;//隊列最大長度private int front;//指向隊列頭部，隊列第一個元素的位置private int rear;//指向隊列尾部，隊列最后一個元素的下一個位置（因為預留出一個空間，區分隊列滿和隊列空的情況）private int[] array;//構造器public CircleArrayQueue(int size) {maxSize = size;front = 0;rear = 0;array = new int[size];}//判斷隊列是否空public boolean isEmpty() {return front == rear;}//判斷隊列是否滿public boolean isFull() {return (rear + 1) % maxSize == front;}//往隊列存數public void addQueue(int n) {if (isFull()) {System.out.println("隊列滿，不能存數！");return;}array[rear] = n;//直接將數據寫入rear = (rear + 1) % maxSize;//將rear后移, 這里要考慮取模}//從隊列中取數public int getQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("隊列空，不能取數！");}// 因為front是指向隊列的第一個元素// 1. 先把 front 對應的值保留到一個臨時變量// 2. 將 front 后移, 要考慮取模// 3. 將臨時保存的變量返回int val = array[front];front = (front + 1) % maxSize;return val;}//顯示隊列的所有數據public void showQueue() {if (isEmpty()) {System.out.println("隊列為空，沒有數據！");return;}// 思路：從front開始遍歷，遍歷多少個元素// 關鍵點：環形隊列，front的值會在0到maxSize-1之間不斷循環for (int i = front;i < front + size();i++) {System.out.printf("array[%d]：%d\n",i % maxSize, array[i % maxSize]);}}//計算隊列的有效值個數public int size() {return ((rear - front + maxSize) % maxSize);}//取出隊列頭數據public int headQueue() {if (isEmpty()) {throw new RuntimeException("隊列空，不能取數！");}return array[front];} }

3.3 程序運行結果

s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 1 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 2 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 4 隊列滿，不能存數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[0]：1 array[1]：2 array[2]：3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：1 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 h 隊列頭部的數據是：2 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：2 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[2]：3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：3 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 隊列空，不能取數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 4 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 5 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[3]：4 array[0]：5 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 6 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 7 隊列滿，不能存數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[3]：4 array[0]：5 array[1]：6 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 g 取出的數據是：4 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 h 隊列頭部的數據是：5 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 7 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[0]：5 array[1]：6 array[2]：7 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 a 請輸入一個整數： 8 隊列滿，不能存數！ s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據 s array[0]：5 array[1]：6 array[2]：7 s(show)：顯示隊列 e(exit)：退出程序 a(add)：添加數據到隊列 g(get)：從隊列中取出數據 h(head)：查看隊列頭部數據

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的稀疏数组和队列的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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