稀疏陣列

ps：記錄韓順平資料結構與演算法

一、需求分析

因為二維陣列的很多值是預設值0，因此記錄了很多沒有意義的資料，可採用稀疏陣列解決此問題。

二、基本介紹

當一個數組中大部分元素為0，或者為同一個值的陣列時，可以使用稀疏陣列來儲存該陣列。

稀疏陣列的處理方法是：

1）記錄陣列一共有幾行幾列，有多少個不同的值

2）把具體 不同值得元素的行列及值記錄在一個小規模的陣列中，從而縮小程式的規模

稀疏陣列中第一行依次存放著總行數、總列數、 不同值的個數，其他行則依次存放著值所在的行、值所在的列、值的大小

三、二維陣列與稀疏陣列轉換的思路

二維陣列轉稀疏陣列的思路：

1、遍歷原始的二維陣列，得到有效資料的個數sum

2、根據sum就可以建立稀疏陣列sparseArr int[sum+1][3]

3、將二維陣列的有效資料存入到稀疏陣列中

稀疏陣列轉原始的二維陣列的思路

1、先讀取稀疏陣列的第一行，根據第一行的資料，建立原始的二維陣列，比如 chessArr2 = int[11][11]

2、在讀取稀疏陣列後幾行的資料，並賦給原始的二維陣列即可

四、程式碼實現

public class SparseArray {
	
	public static void main(String[] args) {
		//建立一個原始的二維陣列11*11
		//0：表示沒有棋子，1表示黑子 2表示藍子
		int chessArr1[][] = new int[11][11];
		chessArr1[1][2] = 1;
		chessArr1[2][3] = 2;
		chessArr1[6][6] = 6;
		//輸出原始的二維陣列
		System.out.println("原始的二維陣列~");
		for (int[] row : chessArr1) {
			for(int data : row) {
				System.out.print(data + "\t");
			}
			System.out.println();
		}
		
		//將二維陣列 轉 稀疏陣列的思路
		//1. 先遍歷二維陣列得到非0資料的個數
		int sum = 0;
		for (int i = 0; i < 11; i++) {
			for (int j = 0; j < 11; j++) {
				if(chessArr1[i][j] != 0) {
					sum++;
				}
			}
		}
		
		//2.建立對應的稀疏陣列
		int sparseArr[][] = new int[sum+1][3];
		// 給稀疏陣列賦值
		sparseArr[0][0] = 11;
		sparseArr[0][1] = 11;
		sparseArr[0][2] = sum;
		
		// 遍歷二維陣列，將非0的值存放在稀疏陣列sparseArr中
		int count = 0;	//count 用於記錄是第幾個非0資料
		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];
				}
			}
		}
		
		//輸出稀疏陣列的形式
		System.out.println();
		System.out.println("得到稀疏陣列為~");
		for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
			System.out.printf("%d\t%d\t%d\t",sparseArr[i][0],sparseArr[i][1],sparseArr[i][2]);
			System.out.println();
		}
		System.out.println();
		
		//將稀疏陣列 --> 恢復成原始的二維陣列
		/**
		 * 1、先讀取稀疏陣列的第一行，根據第一行的資料，建立原始的二維陣列，比如上面的 chessArr2 = int[11][11]
		 * 2、再讀取稀疏陣列後幾行的資料，並賦給原始的二維陣列即可
		 */
		
		//1、先讀取稀疏陣列的第一行，根據第一行的資料，建立原始的二維陣列
		int chessArr2[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
		
		//2、再讀取稀疏陣列後幾行的資料(從第二行開始)，並賦給原始的二維陣列即可
		for(int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
			chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
		}
		
		// 輸出恢復後的二維陣列
		System.out.println();
		System.out.println("恢復後的二維陣列");
		
		for (int[] row : chessArr2) {
			for(int data : row) {
				System.out.print(data + "\t");
			}
			System.out.println();
		}
		
		System.out.println("將稀疏陣列儲存到磁碟上，比如map.data-----------");
		try {
			File file = new File("H:\\workplaces\\eclipse_programs\\DataStructures\\map.data");
			FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
			OutputStreamWriter opsw = new OutputStreamWriter(fos,"UTF-8");
			System.out.println("正在寫入.......");
			for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {
				opsw.append(sparseArr[i][0] + "," + sparseArr[i][1] + "," + sparseArr[i][2] + ",");
			}
			//關閉輸出流
			opsw.close();
			fos.close();
			System.out.println("寫入磁碟成功....");
			//讀取磁碟檔案中的map.data
			System.out.println("正在讀取中.....");
			FileInputStream fs = new FileInputStream(file);
			InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fs);
			StringBuffer sb = new StringBuffer();
			while(isr.ready()) {
				// 讀取資料並轉成char加到StringBuffer物件中
				sb.append((char)isr.read());				
			}
			// 關閉輸入流
			isr.close();
			fs.close();
			System.out.println("讀取成功....");
			String content = sb.toString();
			System.out.printf("從磁碟讀取的字串為：\n%s\n",content);
			// 恢復稀疏陣列
			String[] strArr = sb.toString().split(",");
			// 建立新的稀疏陣列
			int[][] newSparseArr = new int[strArr.length/3][3];
			int j = 0;
			for(String s : strArr) {
				newSparseArr[j/3][j%3] = Integer.parseInt(s);
				j++;
			}
			System.out.println("恢復後的稀疏陣列--------");
			for (int i = 0; i < newSparseArr.length; i++) {
				System.out.printf("%d\t%d\t%d\t",newSparseArr[i][0],newSparseArr[i][1],newSparseArr[i][2]);
				System.out.println();
			}
			// 恢復為原始的二維陣列
			int[][] newChessArr = new int[newSparseArr[0][0]][newSparseArr[0][1]];
			for(int i = 1; i < newSparseArr.length; i++) {
				newChessArr[newSparseArr[i][0]][newSparseArr[i][1]] = newSparseArr[i][2];
			}
			System.out.println("恢復的原始二維陣列-------");
			for(int[] row : newChessArr) {
				for(int data : row) {
					System.out.print(data + "\t");
				}
				System.out.println();
			}
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		
	}
}