一、应用场景

通过Java + 二维数组 + 稀疏数组实现一个五子棋盘功能，并且具有保存记忆功能。

二、实现原理

2.1 二维数组

大家都知道一维数组，不过一维数组的属于线性结构，而二维数组则属于非线性结构。
线性结构特点：

线性结构是最常用的数据结构，其特点是数据元素之间存在一对一的线性关系
线性结构有两种不同的存储结构，即顺序存储结构( 数组)和链式存储结构( 链表)
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是连续的，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、链表、队列、栈、堆、散列表等

非线性结构特点：

非线性结构是相对于线性结构的，最大的特点是一个数据元素可能多个前驱元素或多个后驱元素
常用的非线性结构有二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构等

一维数组创建

int oneArr[] = new int[11];

二维数组创建

int twoArr[][] = new int[11][11];

2.2 稀疏数组

稀疏数组是一种特殊的二维数组，采用压缩技术，可以减少占用的空间，降低空间复杂度
稀疏数组有多行，但只有三列，分别表示row（行）、col（列）、val（值），其中第一行比较特别，用来存放二维数组的行数，列数，有效值个数
第二行后，存放二维数组的有效值的所在的行数、列数、值

三、思路分析

创建原始一个二维数组
将二维数组转稀疏数组
将稀疏数组存到文件中
从文件中读取数据到稀疏数组
稀疏数组恢复为原始的二维数组

四、代码实现

创建原始一个二维数组

    private static int[][] createTwoArr(int row, int col) {System.out.println("一、创建一个原始二维数组" + row + "*" + col);//0：表示没有棋子，1表示黑子，2表示蓝子int twoArr[][] = new int[row][col];twoArr[0][0] = 1;twoArr[1][1] = 2;twoArr[2][2] = 1;twoArr[3][3] = 2;//输出原始的二维数组for (int[] r : twoArr) {for (int data : r) {System.out.printf("%d\t", data);}System.out.println();}return twoArr;}

将二维数组转稀疏数组

    private static int[][] chessArr2SparseArr(int[][] chessArr1) {System.out.println("二、将二维数组转稀疏数组");int sum = 0; //二维数组非0数据的个数//1.先遍历二维数组，得到非0数据的个数for (int i = 0; i < TWO_ARR_ROW; i++) {for (int j = 0; j < TWO_ARR_COL; j++) {if (chessArr1[i][j] != 0) {sum++;}}}//2.创建对应的稀疏数组int sparseArr[][] = new int[sum + 1][3];//给稀疏数组赋值sparseArr[0][0] = TWO_ARR_ROW;sparseArr[0][1] = TWO_ARR_COL;sparseArr[0][2] = sum;//遍历二维数组，将非0的值存放到稀疏数组中int count = 0; //用于记录是第几个非0数据for (int i = 0; i < TWO_ARR_ROW; i++) {for (int j = 0; j < TWO_ARR_COL; j++) {if (chessArr1[i][j] != 0) {count++;sparseArr[count][0] = i;sparseArr[count][1] = j;sparseArr[count][2] = chessArr1[i][j];}}}//输出稀疏数组的形式for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n", sparseArr[i][0], sparseArr[i][1], sparseArr[i][2]);}return sparseArr;}

将稀疏数组存到文件中

    private static void sparseArrOutFile(File file, int[][] sparseArr) throws IOException {System.out.println("三、将稀疏数组存到文件中");FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "UTF-8");for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {//写入文件if (i == sparseArr.length - 1) {//最后一行，不用加分隔符","osw.append(sparseArr[i][0] + "," + sparseArr[i][1] + "," + sparseArr[i][2]);} else {osw.append(sparseArr[i][0] + "," + sparseArr[i][1] + "," + sparseArr[i][2] + ",");}}osw.close();fos.close();System.out.println(file.getAbsoluteFile());}

从文件中读取数据到稀疏数组

    private static int[][] sparseArrInfile(File file) throws IOException {System.out.println("四、从文件中读取数据到稀疏数组");FileInputStream fis = new FileInputStream(file);InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");StringBuffer sb = new StringBuffer();while (isr.ready()) {sb.append((char) isr.read());}isr.close();fis.close();String[] str = sb.toString().split(",");int[][] sparseArrFf = new int[str.length / 3][3];int count = 0;for (String s : str) {sparseArrFf[count / 3][count % 3] = Integer.parseInt(s);count++;}//输出稀疏数组的形式for (int i = 0; i < sparseArrFf.length; i++) {System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n", sparseArrFf[i][0], sparseArrFf[i][1], sparseArrFf[i][2]);}return sparseArrFf;}

稀疏数组恢复为原始的二维数组

    private static int[][] sparseArr2ChessArr(int[][] sparseArrFf) {System.out.println("五、稀疏数组恢复为原始的二维数组");//1.根据稀疏数组，创建原始的二维数组int chessArr2[][] = new int[sparseArrFf[0][0]][sparseArrFf[0][1]];//2.恢复稀疏的非空数据到原始二维数组中for (int i = 1; i < sparseArrFf.length; i++) {chessArr2[sparseArrFf[i][0]][sparseArrFf[i][1]] = sparseArrFf[i][2];}for (int[] row : chessArr2) {for (int data : row) {System.out.printf("%d\t", data);}System.out.println();}return chessArr2;}

五、完整代码

package com.justin.datastructures.nolinear.mularray.sparsearray;import java.io.*;/*** @program: DataStructures* @description: 使用二维数组、稀疏数组实现棋盘，并且保存记忆功能* @author: JustinQin* @create: 2021/6/27 15:19* @version: v1.0.0**/
public class ChessDemo {private static int TWO_ARR_ROW = 5; //二维数组行数private static int TWO_ARR_COL = 5; //二维数组列数public static void main(String[] args) throws IOException {//一、创建原始一个二维数组int chessArr1[][] = createTwoArr(TWO_ARR_ROW, TWO_ARR_ROW);//二、将二维数组转稀疏数组int sparseArr[][] = chessArr2SparseArr(chessArr1);//三、将稀疏数组存到文件中File file = new File("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\temp\\map.data");sparseArrOutFile(file, sparseArr);//四、从文件中读取数据到稀疏数组int[][] sparseArrFf = sparseArrInfile(file);//五、稀疏数组恢复为原始的二维数组int chessArr2[][] = sparseArr2ChessArr(sparseArrFf);}private static int[][] sparseArr2ChessArr(int[][] sparseArrFf) {System.out.println("五、稀疏数组恢复为原始的二维数组");//1.根据稀疏数组，创建原始的二维数组int chessArr2[][] = new int[sparseArrFf[0][0]][sparseArrFf[0][1]];//2.恢复稀疏的非空数据到原始二维数组中for (int i = 1; i < sparseArrFf.length; i++) {chessArr2[sparseArrFf[i][0]][sparseArrFf[i][1]] = sparseArrFf[i][2];}for (int[] row : chessArr2) {for (int data : row) {System.out.printf("%d\t", data);}System.out.println();}return chessArr2;}private static int[][] sparseArrInfile(File file) throws IOException {System.out.println("四、从文件中读取数据到稀疏数组");FileInputStream fis = new FileInputStream(file);InputStreamReader isr = new InputStreamReader(fis, "UTF-8");StringBuffer sb = new StringBuffer();while (isr.ready()) {sb.append((char) isr.read());}isr.close();fis.close();String[] str = sb.toString().split(",");int[][] sparseArrFf = new int[str.length / 3][3];int count = 0;for (String s : str) {sparseArrFf[count / 3][count % 3] = Integer.parseInt(s);count++;}//输出稀疏数组的形式for (int i = 0; i < sparseArrFf.length; i++) {System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n", sparseArrFf[i][0], sparseArrFf[i][1], sparseArrFf[i][2]);}return sparseArrFf;}private static void sparseArrOutFile(File file, int[][] sparseArr) throws IOException {System.out.println("三、将稀疏数组存到文件中");FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(fos, "UTF-8");for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {//写入文件if (i == sparseArr.length - 1) {//最后一行，不用加分隔符","osw.append(sparseArr[i][0] + "," + sparseArr[i][1] + "," + sparseArr[i][2]);} else {osw.append(sparseArr[i][0] + "," + sparseArr[i][1] + "," + sparseArr[i][2] + ",");}}osw.close();fos.close();System.out.println(file.getAbsoluteFile());}private static int[][] chessArr2SparseArr(int[][] chessArr1) {System.out.println("二、将二维数组转稀疏数组");int sum = 0; //二维数组非0数据的个数//1.先遍历二维数组，得到非0数据的个数for (int i = 0; i < TWO_ARR_ROW; i++) {for (int j = 0; j < TWO_ARR_COL; j++) {if (chessArr1[i][j] != 0) {sum++;}}}//2.创建对应的稀疏数组int sparseArr[][] = new int[sum + 1][3];//给稀疏数组赋值sparseArr[0][0] = TWO_ARR_ROW;sparseArr[0][1] = TWO_ARR_COL;sparseArr[0][2] = sum;//遍历二维数组，将非0的值存放到稀疏数组中int count = 0; //用于记录是第几个非0数据for (int i = 0; i < TWO_ARR_ROW; i++) {for (int j = 0; j < TWO_ARR_COL; j++) {if (chessArr1[i][j] != 0) {count++;sparseArr[count][0] = i;sparseArr[count][1] = j;sparseArr[count][2] = chessArr1[i][j];}}}//输出稀疏数组的形式for (int i = 0; i < sparseArr.length; i++) {System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n", sparseArr[i][0], sparseArr[i][1], sparseArr[i][2]);}return sparseArr;}private static int[][] createTwoArr(int row, int col) {System.out.println("一、创建一个原始二维数组" + row + "*" + col);//0：表示没有棋子，1表示黑子，2表示蓝子int twoArr[][] = new int[row][col];twoArr[0][0] = 1;twoArr[1][1] = 2;twoArr[2][2] = 1;twoArr[3][3] = 2;//输出原始的二维数组for (int[] r : twoArr) {for (int data : r) {System.out.printf("%d\t", data);}System.out.println();}return twoArr;}
}

运行测试类，输出结果如下：
一、创建一个原始二维数组5*5
1 0 0 0 0
0 2 0 0 0
0 0 1 0 0
0 0 0 2 0
0 0 0 0 0
二、将二维数组转稀疏数组
5 5 4
0 0 1
1 1 2
2 2 1
3 3 2
三、将稀疏数组存到文件中
C:\Users\Administrator\Desktop\temp\map.data
四、从文件中读取数据到稀疏数组
5 5 4
0 0 1
1 1 2
2 2 1
3 3 2
五、稀疏数组恢复为原始的二维数组
1 0 0 0 0
0 2 0 0 0
0 0 1 0 0
0 0 0 2 0
0 0 0 0 0

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