[游戏开发]二维数组和稀疏数组的转换

1.定义

稀疏数组可以看做是普通数组的压缩，但是这里说的普通数组是指无效数的据量远大于有效数据量的数组；

例如：

              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
              0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

其稀疏数组形式：

			  |row column value
			0 | 11   11     2
			1 | 1    2      1
			2 | 2    4      2

2.存储

刚说到稀疏数组是一种压缩后的数组，为什么要进行压缩存储呢？

• 原数组中存在大量的无效数据，占据了大量的存储空间，真正有用的数据却少之又少
• 压缩存储可以节省存储空间以避免资源的不必要的浪费，在数据序列化到磁盘时，压缩存储可以提高IO效率

3.存储方式

3.1普通存储

示例：

			  |row column value
			0 | 11   11     2
			1 | 1    2      1
			2 | 2    4      2

第0行数据：

row ：代表原数组行数；

column：代表原数组列数；

value：代表原数组有效元素的个数；

其它行数据：

row ：代表原数组有效元素所在行；

column：代表原数组有效元素所在列；

value：代表原数组有效元素的值；

3.2链式存储

以这个为例：

		0 0 0 0 	 转稀疏数组       0| 4 4 3
        0 1 0 0       ------->      1| 1 1 1
        0 2 0 0       ------->      2| 2 1 2
        0 0 3 0                     3| 3 2 3

• 3.2.1 普通链式存储

• 3.2.2 行式链式存储

4.二维数组与稀疏数组的转换思路

4.1二维数组转稀疏数组

• 遍历原始二维数组，得到有效元素个数 sum；
• 根据 sum 创建稀疏数组 SparsArray[sum+1][3]
• 将二维数组的元素存入到稀疏数组中

4.2稀疏数组转二维数组

• 先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始二维数组
• 根据稀疏数组其余行数据给原始数组赋值

5.代码实现

package com.beyond.datastructrue.sparsearray;
import java.io.*;
public class SparsArray {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        /**
         * 初始化二维数组
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         *     0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
         */
        //初始化原数组
        int[][] array = new int[11][11];
        array[1][2] = 1;
        array[2][3] = 2;
        //先打印原始数组，查看初始化数据
        for (int[] row : array
        ) {
            for (int item : row
            ) {
                System.out.print(item + " ");
            }
            System.out.println();
        }

        System.out.println("-----------开始转稀疏数组----------");

        int num = 0;
        for (int[] row : array
        ) {
            for (int item : row
            ) {
                if (item != 0) {
                    num++;
                }
            }
        }
        System.out.println("得到原始数组的有效元素个数为：" + num);
        //创建稀疏数组
        int[][] sparsArray = new int[num + 1][3];
        //计算原数组的行数
        sparsArray[0][0] = array.length;
        //计算原数组的列数
        sparsArray[0][1] = array[0].length;
        sparsArray[0][2] = num;
        int index = 1;
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            for (int j = 0; j < array[0].length; j++) {
                if (array[i][j] != 0) {
                    sparsArray[index][0] = i;
                    sparsArray[index][1] = j;
                    sparsArray[index][2] = array[i][j];
                    index++;
                }
            }
        }
        System.out.println("打印转换后的稀疏数组：");
        for (int[] row : sparsArray
        ) {
            for (int item : row
            ) {
                System.out.print(item + " ");
            }
            System.out.println();
        }

        System.out.println("-----------稀疏数恢复为原始数组----------");

        //先读取稀疏数组的第一行，根据第一行的数据，创建原始二维数组
        int rowNum = sparsArray[0][0];
        int colNum = sparsArray[0][1];
        int[][] originalArray = new int[rowNum][colNum];
        for (int i = 1; i < sparsArray.length; i++) {
            //根据稀疏数组其余行数据给原始数组赋值
                originalArray[sparsArray[i][0]][sparsArray[i][1]] = sparsArray[i][2];
        }
        System.out.println("-----打印恢复的原始数组------");
        for (int[] row : originalArray
        ) {
            for (int item : row
            ) {
                System.out.print(item + " ");
            }
            System.out.println();
        }
        // 通过序列化，将稀疏数组存到磁盘中
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("D:\\array.txt");
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);
        objectOutputStream.writeObject(sparsArray);
        fileOutputStream.close();
        objectOutputStream.close();
        // 通过反序列化，将稀疏数组从磁盘读到内存中
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("D:\\array.txt");
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
        int[][] objectAaaay = (int[][]) objectInputStream.readObject();
        fileInputStream.close();
        objectInputStream.close();
        System.out.println("--------------------------");
        for (int[] row : objectAaaay
        ) {
            for (int item : row
            ) {
                System.out.print(item + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

打印结果：

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
-----------开始转稀疏数组----------
得到原始数组的有效元素个数为：2
打印转换后的稀疏数组：
11 11 2 
1 2 1 
2 3 2 
-----------稀疏数恢复为原始数组----------
-----打印恢复的原始数组------
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 
--------------------------
11 11 2 
1 2 1 
2 3 2