一、数据结构与算法

1、数据结构与算法关系

数据结构是对计算机内存中数据的一种安排，包括数组、链表、栈、二叉树、哈希表等等。算法是对这些结构中的数据进行各种处理。例如，查找一条特殊的数据项或对数据进行排序。

2、线性结构和非线性结构

1、线性结构

线性结构，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，即顺序存储结构和链式存储结构
- 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
线性结构常见的有：数组、队列、链表、栈

2、非线性结构

非线性结构常见的有：二维数组、多维数组、广义表、树结构、图结构

二、稀疏数组

1、何时使用

当一个数组中大部分元素相同或为0，则可以使用稀疏数组来保存该数组。

2、怎样使用

（1）第一行记录数组共有几行几列，有多少个不同的值

（2）第二行及以后记录不同值在原数组中的行、列及值，从而缩小程序的规模

3、整体思路

二维数组===>稀疏数组===>存入文件

第一步：遍历二维数组，得到有效的数据个数sum
第二步：根据sum创建稀疏数组sparseArray[sum+1][3]
第三步：将二维数组的有效数据存入稀疏数组
第四步：将稀疏数组中的数据存入文件

读取文件===>稀疏数组===>二维数组

第一步：读取文件，并创建稀疏数组
第二步：将文件数据写入稀疏数组
第三步：根据稀疏数组首行数据，创建二维数组
第四步：根据稀疏数组中的数据，还原二维数组

4、代码实现（以棋盘为例）

public class Demo03_SparseArrayFile {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            // 一、二维数组 ===> 稀疏数组 ===> 文件
            method1();

            // 二、文件 ===> 稀疏数组 ===> 二维数组
            method2();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    /*
    * 二维数组 ===> 稀疏数组 ===> 文件
    * */
    private static void method1() throws IOException {
        /*
        * 第一步：初始化二维数组
        * */
        // 1、创建二维数组
        int[][] chessArray = new int[11][11];
        // 2、初始化二维数组（0表示没有棋子，1表示黑棋子，2表示白棋子）
        chessArray[1][1] = 1;
        chessArray[2][3] = 2;
        chessArray[2][1] = 1;
        // 3、打印二维数组
        System.out.println("=====二维数组=====");
        for (int i = 0; i < chessArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < chessArray[i].length; j++) {
                System.out.printf("%d\t",chessArray[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }

        /*
        * 第二步：遍历二维数组，得到有效的数据个数sum
        * */
        int sum = 0;
        for (int[] chessArr : chessArray) {
            for (int chess : chessArr) {
                if (chess != 0){
                    sum++;
                }
            }
        }

        /*
        * 第三步：根据sum创建稀疏数组`sparseArray[sum+1][3]`
        * */
        int[][] sparseArray = new int[sum+1][3];

        /*
        * 第四步：将二维数组的有效数据存入稀疏数组
        * */
        // 1、第一行存入二维数组行、列及有效值个数
        sparseArray[0][0] = chessArray.length;
        sparseArray[0][1] = chessArray[0].length;
        sparseArray[0][2] = sum;
        // 2、存入二维数组有效值的行、列及有效值
        int count = 0;
        for (int row = 0; row < chessArray.length; row++) {
            for (int col = 0; col < chessArray[row].length; col++) {
                if (chessArray[row][col] != 0){
                    count++;
                    sparseArray[count][0] = row;
                    sparseArray[count][1] = col;
                    sparseArray[count][2] = chessArray[row][col];
                }
            }
        }
        // 3、打印稀疏数组
        System.out.println("=====稀疏数组=====");
        for (int i = 0; i < sparseArray.length; i++) {
            for (int j = 0; j < sparseArray[i].length; j++) {
                System.out.printf("%d\t",sparseArray[i][j]);
            }
            System.out.println();
        }

        /*
        * 第五步：将稀疏数组中的数据存入文件
        * */
        // 1、创建file对象，指定文件
        File file = new File("map.data");
        // 2、造缓冲流
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
        // 3、存入数据
        for (int[] row : sparseArray) {
            for (int data : row) {
                bufferedWriter.write(data + "\t");
            }
            bufferedWriter.newLine();
        }
        // 4、关闭流
        bufferedWriter.close();
    }

    
    
    /*
    * 文件 ===> 稀疏数组 ===> 二维数组
    * */
    private static void method2() throws IOException {
        /*
        * 第一步：读取文件，并创建稀疏数组
        * */
        // 1、读取文件，指定要读取的文件
        File file = new File("map.data");
        // 2、读取文件数据，存入集合
        List<String> list = new ArrayList<>();
        String line;
        BufferedReader reader = null;
        if (file.exists()){
            // 2.1、造缓冲流
            reader = new BufferedReader(new FileReader(file));
            // 2.2、读取文件内容
            while ((line = reader.readLine()) != null){
                list.add(line.trim());
            }
        }

        /*
        * 第二步：将文件数据写入稀疏数组
        * */
        // 1、初始化稀疏数组
        int[][] sparseArray = new int[0][];
        if (list.size() > 0 && list != null ){
            // 1.1、获取稀疏数组行、列、有效数据
            String[] fistLine = list.get(0).split("\t");
            int row = list.size();// 行
            int col = fistLine.length;// 列
            // 1.2、创建稀疏数组
            sparseArray = new int[row][col];
            // 1.3、初始化稀疏数组
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                String[] oneLine = list.get(i).split("\t");
                for (int j = 0; j < oneLine.length; j++) {
                    sparseArray[i][j] = Integer.parseInt(oneLine[j]);
                }
            }
        }
        // 2、打印稀疏数组
        System.out.println("=====稀疏数组=====");
        for (int[] row : sparseArray) {
            for (int data : row) {
                System.out.printf("%d\t",data);
            }
            System.out.println();
        }

        /*
        * 第三步：根据稀疏数组首行数据，创建二维数组
        * */
        int[][] chessArray = new int[sparseArray[0][0]][sparseArray[0][1]];

        /*
        * 第四步：根据稀疏数组中的数据，还原二维数组
        * */
        // 1、还原二维数组
        for (int row = 1; row < sparseArray.length; row++) {
            chessArray[sparseArray[row][0]][sparseArray[row][1]] = sparseArray[row][2];
        }
        // 2、输出二维数组
        System.out.println("=====二维数组=====");
        for (int[] row : chessArray) {
            for (int data : row) {
                System.out.printf("%d\t",data);
            }
            System.out.println();
        }

        // 关闭流
        reader.close();
    }
}