数据结构与算法的关系

几个实际编程中遇到的问题

要想写出优秀的算法，首先应该能读懂别人写好的算法。

将生活中遇到的实际问题，使用程序来解决

线性结构和非线性结构

线性结构和非线性结构的关系：
数据结构：线性结构 + 非线性结构
线性结构：数据元素之间是一对一的关系
非线性结构：数据元素之间是一对多或多对多的关系
线性结构的存储方式：顺序存储 + 链式存储
顺序存储：数据存储在一片连续的地址空间中
链式存储：数据的存储空间可能并不连续。元素节点中存储的是「数据元素」和「相邻元素的地址信息」
常见的线性结构：数组、链表（两种不同的存储方式）、栈、队列
非线性结构：树、图、（集合）、二维数组、多维数组、广义表

1. 线性结构

2. 非线性结构

一、稀疏数组

1. 应用场景

普通的二维数组记录数据时，可能存放大量的无效数据，导致存储空间的浪费

2. 基本介绍

稀疏数组的应用背景：二维数组中存放大量的无效数据时，可使用稀疏数组

稀疏数组的处理方法：

记录数组一共有 几行几列、有多少个有效数据（第一行）
将有效数据的 行、列、值 存储到数组中（其余行）

二维数组和稀疏数组的对应关系图：

第一行：数组信息
其余行：有效数据信息

3. 案例

有大量的无效数据0

4. 分析

二维数组如何转换为稀疏数组：
需要知道
稀疏数组的行：有效数据的个数+1
稀疏数组的列：3
有效数据的个数：设置一个计数器，通过遍历来获取
有效数据的信息：通过遍历数组来获取

稀疏数组如何转换为二维数组：
根据稀疏数组的第一行：创建二维数组
遍历稀疏数组：然后为二维数组赋值

最终保存到磁盘即可（IO）

整体思路：

5. 代码实现：

6. 课后题：

7. 完整代码

package com.SparseArray_01;import java.io.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.List;public class SparseArray {public static void main(String[] args) {/*** 1. 创建一个二维数组，并存储数据* 2. 输出二维数组中的数组* 3. 将二维数组转换为稀疏数组* 4. 输出稀疏数组中的数据* 5. 将稀疏数组的数据转为二维数组* 6. 输出二维数组中的数据* 7. 将稀疏数组写入到 map.txt 文件中* 8. 将稀疏数组从 map.txt 文件中读取出来* 9. 从文件中读出稀疏数组的结果，打印在控制台*/// 1. 创建一个二维数组，并存储数据int chessArr1[][] = new int[11][11];chessArr1[1][2] = 1;chessArr1[2][3] = 2;chessArr1[3][4] = 1;chessArr1[3][3] = 2;// 2. 输出二维数组中的数组System.out.println("二维数组的内容：");for(int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {for (int j = 0; j < chessArr1[i].length; j++) {System.out.print(chessArr1[i][j] + "\t");}System.out.println();}// 3. 将二维数组转换为稀疏数组int sum = 0;    // 记录有效数据的个数for(int i = 0; i < chessArr1.length; i++) {for (int j = 0; j < chessArr1[i].length; j++) {if (chessArr1[i][j] != 0) {sum++;}}}//稀疏数组int sparseArray[][] = new int[sum+1][3];sparseArray[0][0] = 11;sparseArray[0][1] = 11;sparseArray[0][2] = sum;//填充有效数据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++;sparseArray[count][0] = i;sparseArray[count][1] = j;sparseArray[count][2] = chessArr1[i][j];}}}// 4. 输出稀疏数组中的数据System.out.println("稀疏数组如下图所示：");for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {System.out.print(sparseArray[i][0] + "\t" + sparseArray[i][1] + "\t" + sparseArray[i][2] + "\n");}// 5. 将稀疏数组的数据转为二维数组int[][] chessArr2 = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];for (int i = 1; i < sparseArray.length; i++) {chessArr2[sparseArray[i][0]][sparseArray[i][1]] = sparseArray[i][2];}// 6. 输出二维数组中的数据System.out.println("稀疏数据转为二维数组后，如下图所示：");for (int i = 0; i < chessArr2.length; i++) {for (int j = 0; j < chessArr2[i].length; j++) {System.out.print(chessArr2[i][j] + "\t");}System.out.println();}// 7. 将稀疏数组写入到 map.txt 文件中PrintWriter pw = null;try {pw = new PrintWriter("D:/map.txt");StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {for (int j = 0; j < sparseArray[i].length; j++) {stringBuffer.append(sparseArray[i][j] + "\t");}stringBuffer.append("\n");}pw.println(stringBuffer);} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();}finally {pw.close();}// 8. 将稀疏数组从 map.txt 文件中读取出来try {List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("D:/map.txt"), StandardCharsets.UTF_8);// 这里lines集合，最后一行是空行，需要省去for (int i = 0; i < lines.size()-1; i++) {// 这里在分割时要注意，如果使用" "来分割的话，会将\t也存入到数组中，这里我们只想将字符串存入到数组中String[] s = lines.get(i).split("\t");for (int j = 0; j < s.length; j++) {sparseArray[i][j] = Integer.parseInt(s[j]);}}} catch (IOException ioException) {ioException.printStackTrace();}// 9. 从文件中读出稀疏数组的结果，打印在控制台System.out.println("从文件中读出稀疏数组的结果：");for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {for (int j = 0; j < sparseArray[i].length; j++) {System.out.print(sparseArray[i][j] + "\t");}System.out.println();}}
}

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