数据结构与算法的关系
数据结构(data structure)是一门研究组织数据方式的学科，有了编程语言也就有了数据结构。学好数据结构可以编写出跟家漂亮，更加有效率的代码
要学好数据结构就要多多考虑如何将生活中遇到的问题，用程序去实现解决
程序=数据结构+算法
数据结构是算法的基础，换言之，想要学好算法，需要把数据结构学到位
数据结构包括：线性结构和非线性结构
线性结构：
- 线性结构作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(a[0]=30)
- 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，顺序表中的存储元素是连续的
- 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
- 线性结构常见的有：数组，队列，链表和栈
非线性结构
非线性结构包括：二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构
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，可以使用稀疏数组来保存该数组
稀疏数组的处理方法是：
- 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
- 把具有不同的值得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
二维数组转稀疏数组
- 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 行数为sum+1,列数固定为3
- 将二维数组的有效数据存入到稀疏数组
稀疏数组转原始的二维数据
1.先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始的二维数组，
2.在读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数据
package demo1;
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
//二维数组，数组里面装了数组
//定义一个行列为11的二维数组，第一个[]代表行，第二个代表列
int chessArr1[][] = new int[11][11];
//0:表示没有棋子，1表示黑子，2表示蓝子
chessArr1[1][2] = 1;
chessArr1[2][3] = 2;
chessArr1[3][4] = 2;
// System.out.println(chessArr1[1][2]);
//遍历数组,原始二维数组
for(int i=0;i<chessArr1.length;i++) {
for(int j=0; j<chessArr1[i].length;j++) {
System.out.print(chessArr1[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
//将二维数组转为稀疏数组的思路
//1.先遍历二维数组 得到非0数据的个数
int sum = 0 ;
for(int i=0;i<chessArr1.length;i++) {
for(int j=0; j<chessArr1[i].length;j++) {
if(chessArr1[i][j]!=0) {
sum=sum+1;
}
}
}
//2.创建对应的稀疏数组
//给稀疏数组赋值，
int sparseArr[][] = new int[sum+1][3];
sparseArr[0][0] = 11;
sparseArr[0][1] = 11;
sparseArr[0][2] = sum;
// 遍历二维数组，将非0的值存放到sparseArr中
int count=0;
for(int i=0;i<chessArr1.length;i++) {
for(int j=0; j<chessArr1[i].length;j++) {
if(chessArr1[i][j]!=0) {
count++;
//给sparseArr数组赋值
//第一个稀疏数组的值放在第一行
//所以需要递增
sparseArr[count][0]=i;//稀疏数组的第一列存储的是行数
sparseArr[count][1]=j;//稀疏数组的第二列存储的是列数
sparseArr[count][2]=chessArr1[i][j];//稀疏数组的第三列存储的是值
}
}
}
System.out.println("稀疏数组--------");
for(int i=0;i<sparseArr.length;i++) {
for(int j=0; j<sparseArr[i].length;j++) {
System.out.print(sparseArr[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
//把稀疏数组转换成二维数组
//定义新的二维数组,行数应该为稀疏数组的第一列，列数为第二列
int chessArr2[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
//定义好的二维数组，把稀疏数组转换为二维数组
//稀疏数组sparseArr[i][0]对应是chessArr2的行
//稀疏数组sparseArr[i][1]对应的是chessArr2的列
//sparseArr[i][2];对应的是稀疏数组的值
for(int i=1;i<sparseArr.length;i++) {
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]]=sparseArr[i][2];
}
//遍历二维数组
System.out.println("稀疏数组转二维数组");
for(int i=0;i<chessArr2.length;i++) {
for(int j=0; j<chessArr2[i].length;j++) {
System.out.print(chessArr2[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
}
}
队列
队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现
遵循先入先出的原则，先存入队列的数据，要先取出，后存入的数据，后取出。
数组模拟环形队列实现
队列满条件是 (rear + 1) % maxSize == front 【满】
队列中有效的数据的个数 (rear + maxSize - front) % maxSize
package demo1;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
CircleArray queue = new CircleArray(4);
char key = ' ';//接收用户输入
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
//输出一个菜单
while(loop) {
System.out.println("s(show):显示队列");
System.out.println("e(exit):退出程序");
System.out.println("a(add):添加数据到队列");
System.out.println("g(get):从队列取出数据");
System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
System.out.println("请输入您的操作");
key = scanner.next().charAt(0);
switch(key) {
case 's':
queue.showQueue();
break;
case 'e':
scanner.close();
loop=false;
break;
case 'a':
System.out.println("请输入你要添加的数据");
int i = scanner.nextInt();
queue.addQueue(i);
break;
case 'g':
try {
int res = queue.getQueue();
System.out.println("取出的数据是"+res);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
try {
int res = queue.getQueue();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出");
}
}
class CircleArray{
private int maxSize;//数组最大的容量
private int front;//front指向队列的第一个元素初始值为0
private int rear;//rear 指向队列的最后一个元素的后一个位置，rear初始值为0
private int[] arr;//该数据用于存放数据，模拟队列
//创建队列的构造器
public CircleArray(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
//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 front == rear;
}
//添加数据到队列
public void addQueue(int n) {
//判断队列是否满
if(isFull()) {
System.out.println("队列满，不能加入数据");
}
arr[rear]=n;//rear指针在最后元素的后一位
rear=(rear+1)%maxSize;
}
//获取队列的数据，出队列
public int getQueue() {
//取出队列，先判断是否为空，为空，不能取
if(isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空，不能取");
}
int value = arr[front];
front=(front+1)%maxSize;//front后移
return value;
}
//显示队列的所有数据
public void showQueue() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列空的，没有数据");
return;
}
for(int i = front; i< front +size();i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d
",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
}
}
public int size() {
return(rear + maxSize - front) % maxSize;
}
//显示队列的头数据
public int headQueue() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("队列空的，没有数据");
throw new RuntimeException("队列空的，没有数据");
}
return arr[front];
}
}