Java：第一章 稀疏数组 & 队列

本文主要是介绍Java：第一章 稀疏数组 & 队列，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

1、数据结构包括：线性结构和非线性结构 

2、稀疏数组：

（1）稀疏数组第一行记录的是：原来数组一共有多少行多少列，多少个值。

（2）二维数组转稀疏数组的基本步骤：

package com.atguigu.sparsearray;

public class SparseArray {
	public static void main(String[] args) {
		
		//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表示蓝子
		int chessArr1[][] = new int[11][11];
		chessArr1[1][2] = 1;
		chessArr1[2][3] = 2;
		//输出原始的二维数组
		System.out.println("原始的二维数组：");
		for(int[] row : chessArr1){
			for(int data : row){
				System.out.printf("%d\t", data);
			}
			System.out.println();
		}
		
		//将二维数组转为稀疏数组
		//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 ++;
				}
			}
		}
		System.out.println("sum = " + 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] = 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; //count用于记录是第几个非0数据
		for (int i = 0; i < chessArr1.length; i ++){
			for (int j = 0; j < chessArr1[i].length; 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
		System.out.println();
		System.out.println("得到的稀疏数组：");
		for (int i = 0; i < sparseArr.length; i ++){
			for (int j = 0; j < sparseArr[i].length; j ++){
				System.out.printf("%d\t", sparseArr[i][j]);
			}
			System.out.println();
		}
		
		//稀疏数组--->二维数组
		//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
		int chessArr2[][] = new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];
		
		//2. 再读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数组
		for (int i = 1; i < sparseArr.length; i ++){
			chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]] = sparseArr[i][2];
		}
		
		//输出恢复后的二维数组
		System.out.println();
		System.out.println("恢复后的二维数组:");
		
		for (int[] row : chessArr2){
			for (int data : row){
				System.out.printf("%d\t", data);
			}
			System.out.println();
		}
	}
}

3、队列：

（1）利用数组模拟队列：

package com.atguigu.queue;

import java.util.Scanner;

public class ArrayQueueDemo {
	
	public static void main(String[] args) {
		//创建一个队列
		ArrayQueue queue = new ArrayQueue(3);
		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");
			key = scanner.next().charAt(0); //接收一个字符
			switch (key) {
			case 's':
				queue.showQueue();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("请输入一个数：");
				int value = scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try {
					int res = queue.getQueue();
					System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			
			case 'h':
				try {
					int res = queue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据是：%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;
			
			case 'e':
				scanner.close();
				loop = false;
				break;
			}
		}
		System.out.println("程序退出！");
	}
}

//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类
class ArrayQueue{
	private int maxSize; //表示数组的最大容量
	private int front; //队列头
	private int rear; //队列尾
	private int[] arr; //该数组用于存放数据，模拟队列
	
	//创建队列的构造器
	public ArrayQueue(int arrMaxSize){
		maxSize = arrMaxSize;
		arr = new int[maxSize];
		front = -1; //指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置
		rear = -1; //指向队列尾部 ，指向队列尾的数据（即为队列的最后一个数据）
	}
	
	//判断队列是否满
	public boolean isFull(){
		return rear == maxSize - 1;
	}
	
	//判断队列是否为空
	public boolean isEmpty(){
		return rear == front;
	}
	
	//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！");
			return;
		}
		rear ++;
		arr[rear] = n;
	}
	
	//获取队列的数据，出队列
	public int getQueue(){
		//判断队列是否空
		if(isEmpty()){
			//通过抛出异常
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据！");
		}
		front ++; //front后移
		return arr[front];
	}
	
	//显示队列的所有数据
	public void showQueue(){
		//遍历
		if(isEmpty()){
			System.out.println("队列空，没有数据！");
			return;
		}
		for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
			System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
		}
	}
	
	//显示队列的头数据，注意不是取出数据
	public int headQueue(){
		//判断
		if(isEmpty()){
			throw new RuntimeException("队列空，没有数据！");
		}
		return arr[front + 1];
	}
}

问题分析并优化：

1）目前数组使用一次就不能使用了，没有达到复用的效果。

2）将这个数组改进成环形队列，取模：%。

（2）数组模拟环形队列：

（3）环形队列的基本思路：详细的讲解见《大话数据结构》P112-140

package com.atguigu.queue;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("测试数组模拟环形队列的案例：");
		
		//创建一个环形队列
		CircleArray queue = new CircleArray(4); //说明：设置4，其队列的有效数据最大是3
		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");
			key = scanner.next().charAt(0); // 接收一个字符
			switch (key) {
			case 's':
				queue.showQueue();
				break;
			case 'a':
				System.out.println("请输入一个数：");
				int value = scanner.nextInt();
				queue.addQueue(value);
				break;
			case 'g':
				try {
					int res = queue.getQueue();
					System.out.printf("取出的数据是%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;

			case 'h':
				try {
					int res = queue.headQueue();
					System.out.printf("队列头的数据是：%d\n", res);
				} catch (Exception e) {
					// TODO: handle exception
					System.out.println(e.getMessage());
				}
				break;

			case 'e':
				scanner.close();
				loop = false;
				break;
			}
		}
		System.out.println("程序退出！");
	}
}

class CircleArray{
	private int maxSize;
	private int front; //队列头，front指向第一个元素
	private int rear;  //队列尾，rear指向最后一个元素的后一个位置
	private int[] arr; //该数据用于存放数据，模拟队列
	
	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 rear == front;
	}
	
	//求出当前队列有效数据的个数
	public int size(){
		return (rear + maxSize - front) % maxSize;
	}
	
	//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！");
			return;
		}
		//直接将数据加入
		arr[rear] = n;
		//将rear后移，这里必须考虑取模
		rear = (rear + 1) % maxSize;
	}
	
	//获取队列的数据，出队列
	public int getQueue(){
		//判断队列是否空
		if(isEmpty()){
			//通过抛出异常
			throw new RuntimeException("队列空，不能取数据！");
		}
		//front是指向队列的第一个元素
		/*
		 * 1. 先把front对应的值保留到一个临时变量
		 * 2. 将front后移，考虑取模
		 * 3. 将临时保存的变量返回 
		 */
		int value = arr[front];
		front = (front + 1) % maxSize;
		return value;
	}
	
	//显示队列的所有数据
	public void showQueue(){
		//遍历
		if(isEmpty()){
			System.out.println("队列空的，没有数据！");
			return;
		}
		//思路：从front开始遍历，遍历多少个元素
		for (int i = front; i < front + size(); i ++){
			System.out.printf("arr[%d] = %d\n", i % maxSize, arr[i % maxSize]);
		}
	}
	
	//显示队列的头数据，注意不是取出数据
	public int headQueue(){
		//判断
		if(isEmpty()){
			throw new RuntimeException("队列空的，没有数据！");
		}
		return arr[front];
	}
}

这篇关于Java：第一章 稀疏数组 & 队列的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！