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Java二維數(shù)組與稀疏數(shù)組相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)詳解

更新時(shí)間：2022年09月26日 08:37:31 作者：小黎的培培筆錄

在某些應(yīng)用場(chǎng)景中需要大量的二維數(shù)組來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，但是二維數(shù)組中卻有著大量的無(wú)用的位置占據(jù)著內(nèi)存空間，稀疏數(shù)組就是為了優(yōu)化二維數(shù)組，節(jié)省內(nèi)存空間

一、稀疏數(shù)組

1、什么是稀疏數(shù)組

當(dāng)一個(gè)數(shù)組中大部分元素為0，或者為同一個(gè)值的數(shù)組時(shí)，可以用稀疏數(shù)組來(lái)保存該數(shù)組。稀疏數(shù)組，記錄一共有幾行幾列，有多少個(gè)不為零的值或相同的值。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將大規(guī)模的數(shù)組縮小成小規(guī)模的數(shù)據(jù)，從而減少空間浪費(fèi)。

2、圖示

上面的圖示中，左側(cè)是二維數(shù)組，右側(cè)是稀疏數(shù)組，將二維數(shù)組轉(zhuǎn)成稀疏數(shù)組，明顯的可以看出空間減少了，可以有效的節(jié)約空間，提高效率。那么二維數(shù)組怎么生成稀疏數(shù)組呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，因?yàn)槎S數(shù)組有特定的格式，按格式將二維數(shù)組中的數(shù)據(jù)放入稀疏數(shù)組即可。

3、稀疏數(shù)組的表達(dá)方式

稀疏數(shù)組的列是固定的，只有三列，第一列表示二維數(shù)組的行，第二列表示二維數(shù)組的列，第三列表示二維數(shù)組非零數(shù)的個(gè)數(shù)。稀疏數(shù)組的第一行是固定的，用來(lái)表示總行數(shù)，總列數(shù)，總個(gè)數(shù)。其余行數(shù)根據(jù)個(gè)數(shù)而定。

二、二維數(shù)組→稀疏數(shù)組

根據(jù)上圖所示：

第一步：創(chuàng)建二維數(shù)組

//首先創(chuàng)建二維數(shù)組
int[][] ChessArr1 = new int[11][11];
//賦值
ChessArr1[1][2] = 1;
ChessArr1[2][3] = 2;
//循環(huán)遍歷得到非零個(gè)數(shù)
int num = 0;
for(int[] row : ChessArr1) {
   for(int data : row) {
       if(data != 0) {
           num++;
        }
   }
}

上面用到了增強(qiáng)for循環(huán)，第一個(gè)增強(qiáng)for循環(huán)表示每一個(gè)row代表一行（二維數(shù)組的行）也就相當(dāng)與一維數(shù)組，第二個(gè)增強(qiáng)for循環(huán)再遍歷一維數(shù)組得到每一個(gè)數(shù)據(jù)data來(lái)進(jìn)行判斷是否是非零數(shù)。

第二步：創(chuàng)建稀疏數(shù)組，并賦值

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

前面分析的時(shí)候說(shuō)了，第一行是固定的，二維數(shù)組的大小是知道的，所以行列的總數(shù)可以直接賦值，總有效個(gè)數(shù)也求了，也可以直接賦值。

第三步：遍歷二維數(shù)組并賦值給稀疏數(shù)組

        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];
                }
            }
        }

遍歷二維數(shù)組，判斷條件是這個(gè)數(shù)不等于零，此處需要一個(gè)計(jì)數(shù)變量，每符合一個(gè)非零數(shù)，計(jì)數(shù)變量就加一，可以用來(lái)表示稀疏數(shù)組的第幾行，稀疏數(shù)組的列數(shù)是固定的，所以找到后直接進(jìn)行賦值操作。

最后打印稀疏數(shù)組即可。

完整代碼

        //首先創(chuàng)建二維數(shù)組
        int[][] ChessArr1 = new int[11][11];
        //賦值
        ChessArr1[1][2] = 1;
        ChessArr1[2][3] = 2;
        //將原始數(shù)組轉(zhuǎn) 換成 稀疏數(shù)組
        //1、先遍歷原始數(shù)組得到非0數(shù)的個(gè)數(shù)
        int num = 0;
        for(int[] row : ChessArr1) {
            for(int data : row) {
                if(data != 0) {
                    num++;
                }
            }
        }
        //2、創(chuàng)建 稀疏數(shù)組
        int[][] SparseArr = new int[num + 1][3];
        //3、第一行賦值
        SparseArr[0][0] = 11;
        SparseArr[0][1] = 11;
        SparseArr[0][2] = num;
        //4、循環(huán)賦非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、打印稀疏數(shù)組
        System.out.println("\n===打印稀疏數(shù)組===");
        for(int[] row : SparseArr) {
            for(int data : row) {
                System.out.printf("%d\t",data);
            }
            System.out.println();
        }

三、稀疏數(shù)組→二維數(shù)組

第一步：創(chuàng)建新的二維數(shù)組

//1、定義一個(gè)新的二維數(shù)組
int[][] ChessArr2 = new int[SparseArr[0][0]][SparseArr[0][1]];

二維數(shù)組的大小來(lái)自稀疏數(shù)組的第一行第一列和第一行第二列，也就是 SparseArr[0][0] 和 SparseArr[0][1] ；初始狀態(tài)下的二維數(shù)組數(shù)據(jù)全為零。

第二步：循環(huán)遍歷并賦值

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

因?yàn)槌松贁?shù)是有效個(gè)數(shù)，其他全是零，所以我們只需要遍歷有效個(gè)數(shù)。i 表示第幾個(gè)有效個(gè)數(shù)也表示當(dāng)前這個(gè)數(shù)在稀疏數(shù)組中的行，如上圖所示：如 i = 1，表示在稀疏數(shù)組的第一行，它在二維數(shù)組中的位置為（1,2），數(shù)值為 1 ；所以行和列分別是SparseArr[1][0]和SparseArr[1][1]，數(shù)值為SparseArr[1][2]。

所以賦值表達(dá)式為：ChessArr2[SparseArr[i][0]][SparseArr[i][1]] = SparseArr[i][2]。

完整代碼

        //將稀疏數(shù)組 轉(zhuǎn)換成 二維數(shù)組
        //1、定義一個(gè)新的二維數(shù)組
        int[][] ChessArr2 = new int[SparseArr[0][0]][SparseArr[0][1]];
        //2、賦值
        for(int i = 1; i <= SparseArr[0][2]; i++) {
            ChessArr2[SparseArr[i][0]][SparseArr[i][1]] = SparseArr[i][2];
        }
        //3、打印新的二維數(shù)組
        System.out.println("\n===新的二維數(shù)組===");
        for(int[] row : ChessArr2) {
            for(int data : row) {
                System.out.printf("%d\t",data);
            }
            System.out.println();
        }

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