数据结构与算法
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内容接和授课方式
数据结构和算法内容介绍
字符串匹配
暴力匹配
kmp算法
汉诺塔问题
分治算法
八皇后问题
回溯算法
马踏棋盘问题
图的深度优先遍历（DFS）+贪心算法优化
数据结构
线性结构
数组（连续）、队列、链表（不连续）、栈
非线性结构
二维数组、多维数组、广义表、树结构、图结构
数据结构与算法
稀疏数组（sparsearray）
需求
处理方法
稀疏数组的处理方法是：
1、记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
2、把具有不同值的元素的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
操作思路
二维数组转稀疏数组的思路：
1、遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
2、根据sum就可以创建稀疏数组sparseArr int[sum+1] [3]
3、将二维数组的有效数据数据存入到稀疏数组
稀疏数组转原始二维数组的思路：
1、先读取稀疏数组的第-行，根据第- -行的数据，创建原始的二维数组，比如上面的chessArr2= ntl1][1]
2、在读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数组即可.
代码
public class SparseArray {
public static void main(String[] args) {
// 0、初始化一个二维数组
int[][] chessArr1=new int[11][11];
chessArr1[1][2]=1;
chessArr1[2][3]=2;
chessArr1[3][6]=2;
// 打印测试
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
// 1、遍历原始的二维数组，得到有效数据的个数sum
int sum =0; // 效数据的个数
for (int[] row : chessArr1) {
for (int data : row) {
if (data!=0)
sum++; // 效数据的个数
}
}
// 2、根据sum就可以创建稀疏数组sparseArr int[sum+1] [3]
int [] [] sparseArr=new int[sum+1][3];
sparseArr[0][0] =11;
sparseArr[0][1] =11;
sparseArr[0][2] =sum;
// 3、将二维数组的有效数据数据存入到稀疏数组
int count=0;
for (int i=0;i<11;i++) {
for (int j=0;j<11;j++) {
if (chessArr1[i][j]!=0){
count++;
sparseArr[count][0]=i;
sparseArr[count][1]=j;
sparseArr[count][2]=chessArr1[i][j];
}
}
}
System.out.println("Get sparseArr~~~");
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]);
}
// 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，比如上面的chessArr2= ntl1][1]
int [] [] chessArr2=new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][0]];
// 2、在读取稀疏数组后几行的数据，并赋给原始的二维数组即可.
for (int i = 1; i < sparseArr.length; i++) {
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]]=sparseArr[i][2];
}
// 打印测试
System.out.println("chessArr2~~~");
for (int[] row : chessArr2) {
for (int data : row) {
System.out.printf("%d\t",data);
}
System.out.println();
}
}
}
队列
概述
- 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
- 遵循先入先出的原则。即:先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出、
- 示意图: (使用数组模拟队列示意图)
代码
package com.guigu.queue;
import java.util.Scanner;
public class ArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
ArrayQueue arrayQueue = new ArrayQueue(3);
char key;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while (loop) {
System.out.println("s(show): 显示队列");
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): 查看队列头数据");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
key = scanner.next().charAt(0);
switch (key) {
case 's':
arrayQueue.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
arrayQueue.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int resg = arrayQueue.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是: %d\n", resg);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
int resh = arrayQueue.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是: %d\n", resh);
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~");
}
}
class ArrayQueue {
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
// new对象时，就开始构建这个队列数组
public ArrayQueue(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
arr = new int[maxSize];
this.front = -1;
this.rear = -1;
}
// 判断这个队列是否存放满了
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) {
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() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
front++;
return arr[front];
}
// 显示队列中所有数据
public void showQueue() {
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，不是取出数据
public int headQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空，没有数据");
}
return arr[front + 1];
}
}
问题分析及优化
- 目前数组使用一次就不能用， 没有达到复用的效果
- 将这个数组使用算法，改进成一一个环形的队列取模: %
1、环形队列思路分析
思路如下:
- front变量的含义做一个调整: front 就指向队列的第-个元素,也就是说ar[front]就是队列的第一个元素front的初始值= 0
- rear变量的含义做一个调整:rear指向队列的最后--个元素的后--个位置.因为希望空出一个空间做为约定.rear的初始值= 0
- 当队列满时，条件是(rear +1) % maxSize=front [满]
- 对队列为空的条件，rear== front空
- 当我们这样分析，队列中有效的数据的个数(rear+ maxSize - front) % maxSize // rear= 1 front=0
- 我们就可以在原来的队列上修改得到，一个环形队列
示意图：
代码优化
package com.guigu.queue;
import java.awt.*;
import java.util.Scanner;
public class CircleArrayQueueDemo {
public static void main(String[] args) {
CircleArray circleArray = new CircleArray(4);
char key;
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
boolean loop = true;
while (loop) {
System.out.println("s(show): 显示队列");
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): 查看队列头数据");
System.out.println("e(exit): 退出程序");
key = scanner.next().charAt(0);
switch (key) {
case 's':
circleArray.showQueue();
break;
case 'a':
System.out.println("输入一个数");
int value = scanner.nextInt();
circleArray.addQueue(value);
break;
case 'g':
try {
int resg = circleArray.getQueue();
System.out.printf("取出的数据是: %d\n", resg);
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case 'h':
int resh = circleArray.headQueue();
System.out.printf("队列头的数据是: %d\n", resh);
break;
case 'e':
scanner.close();
loop = false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println("程序退出~~~");
}
}
class CircleArray {
private int maxSize;
private int front;
private int rear;
private int[] arr;
public CircleArray(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize;
arr = new int[maxSize];
}
public boolean isFull() {
return (rear + 1) % maxSize == front;
}
public boolean isEmpty() {
return rear == front;
}
public void addQueue(int n) {
if (isFull()) {
System.out.println("队列满，不能加入数据~~~");
return;
}
arr[rear] = n;
rear = (rear + 1) % maxSize;
}
public int getQueue() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据");
}
int value = arr[front];
front = (front + 1) % maxSize;
return value;
}
public void showQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列为空，没有数据~~~");
return;
}
for (int i = front; i < front+size(); i++) {
System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize]);
}
}
public int size(){
return (rear+maxSize-front)%maxSize;
}
public int headQueue(){
if (isEmpty()){
System.out.println("队列为空，没有数据~~~");
}
return arr[front];
}
}
浙公网安备 33010602011771号