02-稀疏数组

1. 应用场景

情景：编写的五子棋程序中，有 [存盘退出] 和 [续上盘] 的功能。

分析：因为该二维数组的很多值是默认值 0，因此记录了很多没有意义的数据 → 稀疏数组。

2. 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，可以使用稀疏数组来保存该数组
• 稀疏数组的处理方法
  • 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
  • 把具有不同值的元素的行列及值记录在一个小规模的数组中，从而缩小程序的规模
  • 第 1 行存储原始数据总行数、总列数、总的 !0 数据个数
  • 接下来每 1 行都存储 !0 数据 所在行、所在列和具体值

3. 思路分析

• 二维数组 → 稀疏数组
  • 遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数 sum
  • 根据 sum 就可以创建 {稀疏数组sparseArr} ~ int[sum+1][3]
  • 将二维数组的有效数据存入到 sparseArr
• 稀疏数组 → 二维数组
  • 先读取 sparseArr 的第一行，根据 L1 的数据，创建 {原始二维数组arr} ~ int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]]
  • 再读取稀疏数组后几行的数据，并将 c3 根据 (c1，c2) 赋值到 arr 中的相应位置上

4. 代码实现

// 创建一个原始的二维数组 11 * 11
// 0 表示没有棋子; 1 表示黑子; 2 表示白子
public class SparseArrayTest {
    static int SPARSE_COLUMN = 3;

    public static void main(String[] args) {
        int chess[][] = new int[11][11];
        chess[1][2] = 1;
        chess[2][3] = 2;
        int[][] sparse = transformToSparse(chess);
        System.out.println("打印稀疏数组：");
        print2DArray(sparse);
        int[][] recoveredChess = recoverChess(sparse);
        System.out.println("打印恢复的棋盘：");
        print2DArray(recoveredChess);
    }
    
    // [存盘] 二维数组 → 稀疏数组
    public static int[][] transformToSparse(int[][] chess) {
        // 1. 记录棋盘有效数据数目
        int validDataCount = 0;
        for (int[] line : chess) {
            for (int data : line) {
                if (data != 0) validDataCount ++;
            }
        }
        // 2. 稀疏数组行数 = 有效数据数目 + 1 (+1 是首行要记录棋盘大小)
        int[][] sparse = new int[validDataCount+1][SPARSE_COLUMN];
        // 3. 第一行存放棋盘数据
        sparse[0][0] = chess.length;
        sparse[0][1] = chess[0].length;
        sparse[0][2] = validDataCount;
        // 4. Line-2 开始存放棋子信息
        int line = 1;
        // 遍历二维数组, 将 !0数值 放入稀疏数组中
        for (int i = 0; i < chess.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chess[i].length; j++) {
                if (chess[i][j] != 0) {
                    sparse[line][0] = i;
                    sparse[line][1] = j;
                    sparse[line][2] = chess[i][j];
                    line ++;
                }
            }
        }
        return sparse;
    }
    
    // [复盘] 稀疏数组 → 二维数组
    public static int[][] recoverChess(int[][] sparseArr) {
        // 1. 读取 sparseArr 的第一行, 创建棋盘
        int chess[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
        // 2. 读取 L-2 ~ L-sparseArr[0][2], 恢复棋盘
        for(int i = 1; i <= sparseArr[0][2]; i++)
            chess[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
        return chess;
    }
    
    public static void print2DArray(int[][] arr) {
        for (int[] a : arr) {
            for(int data : a) 
                System.out.print(data + "	");
            System.out.println();
        }
    }
}