稀疏数组与队列
2019-06-01 本文已影响0人
smallmartial
1.数据结构包括：线性结构和非线性结构
1.1线性结构
- 线性结构为最常用的数据结构，其特点是数据元素之间存在一对一的线性关系
- 线性结构有两种不同的存储结构，即顺序存储结构和链式存储结构。顺序存储的线性表称为顺序表，顺序表中的存续元素是连续的
- 链式存储的线性表称为链表，链表中的存储元素不一定连续，元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息
- 线性结构常见有：数组，队列，链表和栈
1.2非线性结构
非线性结构包括：二维组，多维数组，广义表，树结构，图结构
2.稀疏数组
2.1基本介绍：
当一个数组中大部分元素为0，或者为同一个值的数组时，可以用稀疏数组保存。
2.2稀疏数组处理方法：
-
纪录数据一共有几行几列，有多少个不同的值
-
把具有不同值的元素行列及值纪录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模
1559370251141.png
2.3稀疏数组实现思路
1559370815700.png
2.4代码实现
package cn.smallmartial.demo;
/**
* @Author smallmartial
* @Date 2019/6/1
* @Email smallmarital@qq.com
*/
public class SparseArray {
public static void main(String[] args){
//创建一个二维数组
//0 表示没有棋子，1表示黑子，2表示白子
int chessArr1[][] = new int[11][11];
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
System.out.println("原始数组");
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
System.out.print("\t"+data);
}
System.out.println();
}
//将二维数据转换为稀疏数组
//1.先遍历二维数组，得到非0个数据
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的值存放在sparseArr中
int count = 0;
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
System.out.println();
System.out.println("得到的稀疏数组-----");
for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
System.out.print("\t"+sparseArr[i][0]+"\t"+sparseArr[i][1]+"\t"+sparseArr[i][2]+"\n");
}
System.out.println();
//稀疏数组转为二维数组
int chessArr2 [][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
}
System.out.println("恢复后的二维数组");
for (int[] row : chessArr2) {
for (int data : row) {
System.out.print("\t"+data);
}
System.out.println();
}
}
}
3.队列
3.1队列介绍
-
对列是一个有序的列表，可以用数组或者链表表示
-
遵循先入先出的原则
-
示意图：
1559374245441.png
3.2数组模拟队列思路分析
- 将尾指针后移；rear + 1,当 front == rear【空】
- 若尾指针rear小于队列最大下标maxSize-1， 则将数据从存入rear所指的数组。
3.3代码实现
package cn.smallmartial.demo;
import java.util.Scanner;
/**
* @Author smallmartial
* @Date 2019/6/1
* @Email smallmarital@qq.com
*/
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个队列
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key = ' ';
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while (loop){
System.out.println("s（show）:显示队列");
System.out.println("e（exit）:退出队列");
System.out.println("a(add)：添加队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列的头信息");
key = scanner.next().charAt(0);//接受一个字符
switch (key){
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个字符");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g'://取出数据
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.print(res+"\n");
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
//e.printStackTrace();
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.println("队列头的数据是："+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");
}
}
//使用数组模拟队列，编写ArrayQueue
class ArrayQueue{
private int maxSize;//表示数组最大容量
private int front;//队列头
private int rear;//队列尾
private int[] arr;//数组，模拟队列
//创建队列构造器
public ArrayQueue(int arrMaxSize){
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = -1;//指向队列头部，是front指向队列头的前一个位置
rear = -1;//指向队列尾部。指向队列尾部的最后一个数组
}
//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){
if (isFull()){
System.out.println("队列满，不能添加数据-----");
return;
}
rear++;//让rear后移
arr[rear] = n;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue(){
//判断是否为空
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
}
front++;//front后移
return arr[front];
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列为空，没有数据");
return;
}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print("arr["+i+"]"+"="+"\t"+arr[i]+"\n");
}
}
//显示队列的头数据
public int headQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
}
return arr[front+1];
}
}
存在问题：数组没有达到复用效果
3.4环形数据队列思路分析：
-
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
-
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
-
当队列满时，条件是 (rear + 1) % maxSize == front 【满】
-
对队列为空的条件， rear == front 空
-
当我们这样分析， 队列中有效的数据的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize // rear = 1 front = 0
-
我们就可以在原来的队列上修改得到，一个环形队列
3.5环形数组队列代码实现
package cn.smallmartial.demo;
import java.util.Scanner;
/**
* @Author smallmartial
* @Date 2019/6/1
* @Email smallmarital@qq.com
*/
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个队列
CircleArray arrayQueue = new CircleArray(4);
char key = ' ';
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while (loop){
System.out.println("s（show）:显示队列");
System.out.println("e（exit）:退出队列");
System.out.println("a(add)：添加队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列的头信息");
key = scanner.next().charAt(0);//接受一个字符
switch (key){
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个字符");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g'://取出数据
try {
int res = arrayQueue.getQueue();
System.out.print(res+"\n");
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
//e.printStackTrace();
}
break;
case 'h':
try {
int res = arrayQueue.headQueue();
System.out.println("队列头的数据是："+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 CircleArray{
private int maxSize;//表示数组最大容量
//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;//队列头
//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.
private int rear;//队列尾
private int[] arr;//数组，模拟队列
public CircleArray(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
front = 0;
rear = 0;
}
//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){
if (isFull()){
System.out.println("队列满，不能添加数据-----");
return;
}
//直接将数据加入
arr[rear] = n;
//将rear后移，取模
rear = (rear+1)%maxSize;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue(){
//判断是否为空
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
}
//1.先把front对应的值保留到一个临时变量
//2.将front后移
//3.将临时变量返回
int value = arr[front];
front = (front+1) % maxSize;
return value;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列为空，没有数据");
return;
}
for (int i = front; i < front+size(); i++) {
System.out.print("arr["+i%maxSize+"]"+"="+"\t"+arr[i%maxSize]+"\n");
}
}
//求出当前队列的有效值
public int size(){
return (rear + maxSize -front) % maxSize;
}
//显示队列的头数据
public int headQueue(){
if (isEmpty()){
throw new RuntimeException("队列为空，不能取数据");
}
return arr[front];
}
}
