[数据结构与算法]java中数组及稀疏数组

数组的使用

• 普通for循环
• For-Each循环（一般用来打印一些返回值）
• 数组作方法入参
• 数组作返回值
• 数组的基本使用代码如下：

package www.array;

public class addayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arrays={1,2,3,4,5};

        //jdk1.5,没有下标 foreach循环
        for (int array : arrays) {
            System.out.println(array);
        }
        //打印数组元素
        printArray(arrays);

        //反转的操作
        int[] reverse = reverse(arrays);
        printArray(reverse);
    }


    //打印数组元素
    public static void printArray(int[] arrays){
        for (int i = 0; i <arrays.length ; i++) {
            System.out.print(arrays[i]+" ");
        }
    }
    //反转数组
    public static int[] reverse(int[] arrays){
        int[] result = new int[arrays.length];

        //反转的操作
        for (int i = 0,j=result.length-1; i <arrays.length ; i++,j--) {
            result[j]=arrays[i];
        }
        return result;
    }
}

多维数组

• 多维数组可言看出是数组的数组，比如二维数组就是一个特殊的一维数组，其每一个元素都是一个一维数组
• 二维数组

int a[][] =new int[2][5]

• 解析：意思二维数组a可以看出一个两行五列的数组
• 简单运用代码如下：

package www.array;

public class arrayDemo04 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        二维数组下标对应的数据
        二维数组就是把一维数组里面放的数据变成数组
          array[0] 1,2
          array[1] 2,3
          array[2] 3,4
          array[3] 4,5
         */
        int[] arrays={1,2,3,4,5}; //一维数组
        int[][] array={{1,2},{2,3},{3,4},{4,5}};//二维数组

        System.out.println(array[0][0]);//输出1
        System.out.println(array[0][1]);//输出2
        print(array[1]);//输出2,3

        for (int i = 0; i <array.length ; i++) { //第一遍循环为最外层的下标
            for (int j = 0; j <array[i].length ; j++) { //第二遍循环为内部的下标
                System.out.print(array[i][j]+" "); //输出：1 2 2 3 3 4 4 5 
            }
        }

    }
    //for循环输出
    public static void print(int[] array){
        for (int i = 0; i <array.length ; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }
}

数组的扩展

Arrays类

• 数组的工具类java.util.Arrays

• 由于数组对象本身并没有什么方法可以供我们调用，但ApI中提供了一个工具类Arrays供我们使用，从而可以对数据对象进行一些基本的操作

• 查看JDK帮助文档

• Arrays类中的方法都是static修饰的静态方法，在使用的时候可以直接十一月类名进行调用，而不用使用对象来调用（注意：是不用 而不是 不能）

• 具有一下常用功能：

• 给数组赋值：通过fill方法

• 对数组排序：通过sort方法，按升序

• 比较数组：通过equals方法，方法比较数组中元素的值是否相等

• 查找数组元素：通过binarySearch方法能对排序好的数组进行二分查询

• 简单运用代码如下

package www.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo05 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={1,2,6,4,3,80,55,525,24};
        int[] b={1,2,6,4,3,80,55,525,20};

        //使用Arrays工具类比较两个数组是否相等
        if(Arrays.equals(a,b)){
            System.out.println("相等");
        }
            System.out.println("不相等"); //结果为不相等

        //使用Arrays工具类打印数组:toString
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        //使用Arrays工具类排序sort：升序
        Arrays.sort(a);
        System.out.println(Arrays.toString(a)); //先排序后打印

        //选择填充
       Arrays.fill(a,3,6,0);//选择填充 将第三位后第6位为止全部填充为0
       
        System.out.println(Arrays.toString(a));

        //数组填充
        Arrays.fill(a,0); //全部填充为0
        System.out.println(Arrays.toString(a));

    }
}

冒泡排序

• 冒泡排序无疑是最为出名的排序算法之一，总共有八大排序
• 冒泡排序的代码还是相当简单的，两层循环，外层冒泡轮数，里程依次比较
• 我们看到嵌套循环，应该立马就可以得出这个算法的时间复杂度为O(n2).
• 代码实现如下：

package www.array;

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo06 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a={2,3,45,63,535,45,46,6,636,6346};
        int[] sort = sort(a);//调用自己编写的方法以后，返回一个排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(a));
    }

        //1.比较数组中，两个相邻的元素，如果第一个数比第二个数大，我们就交换他们的位置
        //2.每一次比较，都会产生出一个最大，或者最小的数字
        //3.下一轮则可以少一次排序
        //4.依次循环，直到结束

        public static int[] sort(int[] array){
        //临时变量
           int temp=0;

           //外层循环，判断我们这个要循环多少次
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
           //内存循环，比较判断两个数，如果第一个比第二个数大，则交换位置
                for (int j = 0; j <array.length-1-i ; j++) {
                    if(array[j+1]<array[j]){
                        temp=array[j]; //把array[j]放到定义的临时变量temp中去，这样子array[j]就为空了
                        array[j]=array[j+1];//把array[j+1]放入到array[j]中去，这样子array[j+1]就为空了
                        array[j+1]=temp;//最后在把临时变量temp中的值赋值给 array[j+1]
                    }
                }
            }
            return array;
        }

}

java中数据交换位置的方法

• 首先定义一个变量为零，用来接收数据
• 将第一个数据中的值放入变量中，则第一个数据中的值为空
• 将第二个数据中的值放入第一个数据中，则第一个数据的值为第二个数据的，第二个数据的值为空
• 将变量中的数据放入第二个数据中去，则第二个数据中的变量为第一个数据的值
• 代码如下：

package www.array;

public class ArrayDemo07 {
    public static void main(String[] args) {
        //第一个数据
        int i=10;
        //第二个数据
        int b=20;
        //临时变量
        int numbs=0;
        //将第一个数据的值放入变量中
        numbs =i;
        //将第二个数据的值放入第一个数据中
         i=b;
        //将临时变量中的值放入第二个数据中从而实现交换
        b=numbs;

        System.out.println(i);//10
        System.out.println(b);//20

    }
}

稀疏数组

• 需求：编写五子棋游戏中，有存盘和退出和续上盘的功能
• 分析问题：因为该二维数组的很多值是默认值0，因此记录了很多没有意义的数据
• 解决：稀疏数组

稀疏数组介绍

• 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
• 稀疏数组的处理方式是：
• 记录数组一共有几行几列，有多少个不同值
• 把具有不同值的元素和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
• 代码实现编写五子棋游戏中，有存盘和退出和续上盘的功能如下

package www.array;

public class arrayDemo08 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建一个二维数组 11*11  0：没有棋子， 1：黑棋  2：白棋
        int[][] array1=new int[11][11];
        array1[1][2]=1;
        array1[2][3]=2;
        System.out.println("输出原始的数组");

        //遍历二维数组
        //一维数组只需要forEach遍历一次
        //但是因为二维数组是一维数组里面存一维数组则需要遍历两次
        //二维数组是由一维数组存储的数字变为数组
        for (int[] ints : array1) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("=============");
        //转换为稀疏数组保存
        //获取有效值的个数
        int sum=0;
        for (int i = 0; i <11 ; i++) {
            for (int j = 0; j <11 ; j++) {
                if(array1[i][j]!=0){ //通过循环遍历获取数组里面所有的值
                    sum++;        //如果获取的下标对应的值不为0则记录一个有效数组
                }
            }
        }
        System.out.println("有效值的个数"+sum);

        //2.创建一个稀疏数组的数组
        int[][] array2=new int[sum+1][3];
        //为稀疏数组的头部赋值
        array2[0][0]=11; //横坐标
        array2[0][1]=11; //纵坐标
        array2[0][2]=sum; //值

        //遍历二维数组，将非零的值，存放到稀疏数组中
        int count=0; //计数作用
        //循环遍历第一个内部下标
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
            //循环遍历第一个外部下标
            for (int j = 0; j <array1[i].length ; j++) {
                if(array1[i][j]!=0){ //如果对应下标的值不为0则执行下面操作
                    count++;
                    array2[count][0]=i; //横坐标
                    array2[count][1]=j; //纵坐标
                    array2[count][2]=array1[i][j]; //值
                }
            }
        }
        //输出稀疏数组
        System.out.println("稀疏数组");
        //循环遍历稀疏数组的值
        for (int i = 0; i <array2.length ; i++) {
            System.out.println(array2[i][0]+"\t"
                        +array2[i][1]+"\t"
                        +array2[i][2]+"\t"
            );
        }
        System.out.println("===========");
        System.out.println("还原");

        //1.读取稀疏数组           此处为上面稀疏数组存入值的下标
        int[][] array3=new int[array2[0][0]][array2[0][1]];

        //2.给稀疏数组的元素还原它的值
        for (int i = 1; i <array2.length ; i++) {
            //把上面存入稀疏数组的值赋值给现在的值
            array3[array2[i][0]][array2[i][1]]=array2[i][2];
        }
        //3.还原数组
        System.out.println("输出还原的数组");
        for (int[] ints : array3) {
            for (int anInt : ints) {
                System.out.print(anInt+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

代码实现效果如下图：