稀疏数组

半月无霜

发布于 2023-03-03 15:14:33

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发布于 2023-03-03 15:14:33

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稀疏数组

一、介绍

稀疏数组可以看作是普通数组的压缩，当一个数组中大部分元素为0或同一个值时，可用稀疏数组来保存该数组。

由此可以发现，当一个数组上出现大量无用的数组时，我们可以使用一些方法将其压缩成稀疏数组进行存储，等到使用的时候再进行解压还原。

最经典的案例便是五子棋了，如果要实现退回，保存当前五子棋进度，加载五子棋进度的时候，原先的数组就会显得臃肿，这时候稀疏数组就可以派上用场了。

稀疏数组的压缩方法：

记录原数组的大小，几行几列，以及有多少个不同的值
记录原数组不同的值的行数和列数，将其保存在一个小的数组之中

二、实现

1）思路分析

如果原始数组是11*11的一个二维数组，里面的有效值个数有三个，

那么转为稀疏数组后，将会变成一个4*3的稀疏数组。

如下图所示

转换前	转换后

https://banmoon-pic.oss-cn-guangzhou.aliyuncs.com/images/20221218175536.png https://banmoon-pic.oss-cn-guangzhou.aliyuncs.com/images/20221218175543.png

那么转换后的稀疏数组代表着什么呢，如下图所示

由此可以分析出来，将二维数组转换成为稀疏数组只需要这么几步就可以成功。

遍历原数组，得到原数组中有效值的个数num
创建一个稀疏数组，大小为(num+1)*3
稀疏数组的第0行存放，原数组的行个数，列个数，以及有效值的个数
将有效值的行、列、值转换写入稀疏数组中

还原不多说了，也很简单的，直接看代码吧

2）代码实现

package com.banmoon.datastructure.SparseArray;

import java.util.Arrays;

/**
 * 稀疏数组
 *
 * @author banmoon
 */
public class SparseArray {

    public static void main(String[] args) {
        int[][] arrays = new int[11][11];
        arrays[2][3] = 1;
        arrays[2][4] = 2;
        arrays[3][3] = 1;
        for (int[] array : arrays) {
            System.out.println(Arrays.toString(array));
        }
        // 转换为稀疏数组
        System.out.println("================ 分割线 ================");
        int[][] sparseArray = generateSparseArray(arrays);
        for (int[] ints : sparseArray) {
            System.out.println(Arrays.toString(ints));
        }
        // 还原为原始数组
        System.out.println("================ 分割线 ================");
        int[][] originArray = restoreSparseArray(sparseArray);
        for (int[] ints : originArray) {
            System.out.println(Arrays.toString(ints));
        }
    }

    /**
     * 生成稀疏数组
     * @param originArray 原始数组
     * @return 稀疏数组
     */
    public static int[][] generateSparseArray(int[][] originArray) {
        // 得到原始数组的行个数、列个数
        int row = originArray.length;
        int col = originArray[0].length;
        // 得到原始数组的有效值个数
        int num = 0;
        for (int[] ints : originArray) {
            for (int j = 0; j < col; j++) {
                if (ints[j] != 0) {
                    num++;
                }
            }
        }
        // 创建稀疏数组，并设置第0行的数据
        int[][] sparseArray = new int[num + 1][3];
        sparseArray[0][0] = row;
        sparseArray[0][1] = col;
        sparseArray[0][2] = num;
        // 将剩余的有效值压缩至稀疏数组
        int currentRow = 1;
        for (int i = 0; i < row; i++) {
            for (int j = 0; j < col; j++) {
                if (originArray[i][j] != 0) {
                    sparseArray[currentRow][0] = i;
                    sparseArray[currentRow][1] = j;
                    sparseArray[currentRow][2] = originArray[i][j];
                    currentRow++;
                }
            }
        }
        return sparseArray;
    }

    /**
     * 还原稀疏数组
     * @param sparseArray 稀疏数组
     * @return 原始数组
     */
    public static int[][] restoreSparseArray(int[][] sparseArray) {
        int row = sparseArray[0][0];
        int col = sparseArray[0][1];
        // 创建原始数组
        int[][] originArray = new int[row][col];
        // 写入有效值
        for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {
            int r = sparseArray[i][0];
            int c = sparseArray[i][1];
            int val = sparseArray[i][2];
            originArray[r][c] = val;
        }
        return originArray;
    }

}