Java二维数组与稀疏数组相互转换实现详解

 

一、稀疏数组

1、什么是稀疏数组

当一个数组中大部分元素为0,或者为同一个值的数组时,可以用稀疏数组来保存该数组。稀疏数组,记录一共有几行几列,有多少个不为零的值或相同的值。

简单来说就是将大规模的数组缩小成小规模的数据,从而减少空间浪费。

2、图示

上面的图示中,左侧是二维数组,右侧是稀疏数组,将二维数组转成稀疏数组,明显的可以看出空间减少了,可以有效的节约空间,提高效率。那么二维数组怎么生成稀疏数组呢?其实很简单,因为二维数组有特定的格式,按格式将二维数组中的数据放入稀疏数组即可。

3、稀疏数组的表达方式

稀疏数组的列是固定的,只有三列,第一列表示二维数组的行,第二列表示二维数组的列,第三列表示二维数组非零数的个数。稀疏数组的第一行是固定的,用来表示总行数,总列数,总个数。其余行数根据个数而定。

 

二、二维数组→稀疏数组

根据上图所示:

第一步:创建二维数组

//首先创建二维数组
int[][] ChessArr1 = new int[11][11];
//赋值
ChessArr1[1][2] = 1;
ChessArr1[2][3] = 2;
//循环遍历得到非零个数
int num = 0;
for(int[] row : ChessArr1) {
 for(int data : row) {
     if(data != 0) {
         num++;
      }
 }
}

上面用到了增强for循环,第一个增强for循环表示每一个row代表一行(二维数组的行)也就相当与一维数组,第二个增强for循环再遍历一维数组得到每一个数据data来进行判断是否是非零数。

第二步:创建稀疏数组,并赋值

int[][] SparseArr = new int[num + 1][3];
//第一行赋值
SparseArr[0][0] = 11;
SparseArr[0][1] = 11;
SparseArr[0][2] = num;

前面分析的时候说了,第一行是固定的,二维数组的大小是知道的,所以行列的总数可以直接赋值,总有效个数也求了,也可以直接赋值。

第三步:遍历二维数组并赋值给稀疏数组

        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];
              }
          }
      }

遍历二维数组,判断条件是这个数不等于零,此处需要一个计数变量,每符合一个非零数,计数变量就加一,可以用来表示稀疏数组的第几行,稀疏数组的列数是固定的,所以找到后直接进行赋值操作。

最后打印稀疏数组即可。

完整代码

        //首先创建二维数组
      int[][] ChessArr1 = new int[11][11];
      //赋值
      ChessArr1[1][2] = 1;
      ChessArr1[2][3] = 2;
      //将原始数组转 换成 稀疏数组
      //1、先遍历原始数组得到非0数的个数
      int num = 0;
      for(int[] row : ChessArr1) {
          for(int data : row) {
              if(data != 0) {
                  num++;
              }
          }
      }
      //2、创建 稀疏数组
      int[][] SparseArr = new int[num + 1][3];
      //3、第一行赋值
      SparseArr[0][0] = 11;
      SparseArr[0][1] = 11;
      SparseArr[0][2] = num;
      //4、循环赋非0值
      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];
              }
          }
      }
      //5、打印稀疏数组
      System.out.println("\n===打印稀疏数组===");
      for(int[] row : SparseArr) {
          for(int data : row) {
              System.out.printf("%d\t",data);
          }
          System.out.println();
      }

 

三、稀疏数组→二维数组

第一步:创建新的二维数组

//1、定义一个新的二维数组
int[][] ChessArr2 = new int[SparseArr[0][0]][SparseArr[0][1]];

二维数组的大小来自稀疏数组的第一行第一列和第一行第二列,也就是 SparseArr[0][0] 和 SparseArr[0][1] ;初始状态下的二维数组数据全为零。

第二步:循环遍历并赋值

        //2、赋值
      for(int i = 1; i <= SparseArr[0][2]; i++) {
          ChessArr2[SparseArr[i][0]][SparseArr[i][1]] = SparseArr[i][2];
      }

因为除了少数是有效个数,其他全是零,所以我们只需要遍历有效个数。i 表示第几个有效个数也表示当前这个数在稀疏数组中的行,如上图所示:如 i = 1,表示在稀疏数组的第一行,它在二维数组中的位置为 (1,2),数值为 1 ;所以行和列分别是SparseArr[1][0]和SparseArr[1][1],数值为SparseArr[1][2]。

所以赋值表达式为:ChessArr2[SparseArr[i][0]][SparseArr[i][1]] = SparseArr[i][2]。

完整代码

        //将稀疏数组 转换成 二维数组
      //1、定义一个新的二维数组
      int[][] ChessArr2 = new int[SparseArr[0][0]][SparseArr[0][1]];
      //2、赋值
      for(int i = 1; i <= SparseArr[0][2]; i++) {
          ChessArr2[SparseArr[i][0]][SparseArr[i][1]] = SparseArr[i][2];
      }
      //3、打印新的二维数组
      System.out.println("\n===新的二维数组===");
      for(int[] row : ChessArr2) {
          for(int data : row) {
              System.out.printf("%d\t",data);
          }
          System.out.println();
      }

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