1. 数据结构
1.1 线性结构
（1）最常用的数据结构，特点是数据元素之间存在一对一的线性关系
（2）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，元素节点中存放数据元素以及相邻元素的地址信息
（3）常见的有：数组、队列、链表和栈
1.2 非线性结构
包括：二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构
2.稀疏数组和队列
2.1 稀疏sparsearray数组
（1）实际需求：编写五子棋程序，有存盘退出和续上盘的功能
-问题分析：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--->稀疏数组
（2）基本介绍
-当一个数组中的大部分元素为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。
-稀疏数组的处理方法：
--记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
--把具有不同值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
2.2 应用实例分析
（1）二维数组转稀疏数组的思路
-遍历原始二维数组，得到有效数据的个数sum
-根据sum创建稀疏数组sparseArr int[sum+1][3]
-将二维数组的有效数据存入到稀疏数组
（2）稀疏数组转原始的二维数组的思路
-读取稀疏数组第一行，根据第一行数据创建原始二维数组，如chessArr=int[11][11]
-读取稀疏数组后几行的数组，赋值给原始的二维数组
（3）代码实现
1public static void main(String[] args)throws Exception { 2 // TODO Auto-generated method stub 3 //创建一个原始的二维数组11*11 4 //0:表示没有棋子，1表示黑子，2表示蓝子 5 int chessArr1[][]=new int[11][11]; 6 chessArr1[1][2]=1; 7 chessArr1[2][4]=2; 8 //输出原始的二维数组 9 System.out.println("原始的二维数组："); 10 for(int[] row:chessArr1){ 11 for(int data:row) 12 { 13 System.out.printf("%d\t",data); 14 } 15 System.out.println(); 16 } 17 18 //将二维数组转稀疏数组的思想 19 //1.先遍历二维数组得到非0数据的个数 20 int sum=0; 21 for(int i=0;i<11;i++){ 22 for(int j=0;j<11;j++){ 23 if(chessArr1[i][j]!=0){ 24 sum++; 25 } 26 } 27 } 28 System.out.println(sum); 29 30 //2.创建对应的稀疏数组 31 int sparseArr[][]=new int[sum+1][3]; 32 //给稀疏数组赋值 33 sparseArr[0][0]=11; 34 sparseArr[0][1]=11; 35 sparseArr[0][2]=sum; 36 37 //创建map.data文件 38 File map1=new File("map.data"); 39 FileWriter fw=new FileWriter(map1); 40 fw.write(11+"\t"); 41 fw.write(11+"\t"); 42 fw.write(sum+"\t"); 43 //遍历二维数组，存放到稀疏数组中 44 int count=0;//count 用于记录是第几个非0书 45 for(int i=0;i<11;i++){ 46 for(int j=0;j<11;j++){ 47 if(chessArr1[i][j]!=0){ 48 count++; 49 sparseArr[count][0]=i; 50 sparseArr[count][1]=j; 51 sparseArr[count][2]=chessArr1[i][j]; 52 //将稀疏数组存入map.data 53 fw.write(i+"\t"); 54 fw.write(j+"\t"); 55 fw.write(chessArr1[i][j]+"\t"); 56 } 57 }fw.write("\r\n"); 58 } 59 fw.close(); 60 61 //文件读取 62 BufferedReader br=new BufferedReader(new FileReader(map1)); 63 String line; 64 int row1=0; 65 //逐行读取，将每个数组放入数组中去 66 while((line=br.readLine())!=null){ 67 String[] temp=line.split("\t"); 68 for(int j=0;j<temp.length-1;j++){ 69 sparseArr[row1][j]=Integer.parseInt(temp[j]); 70 } 71 row1++; 72 } 73 br.close(); 74 //输出稀疏数组的形式 75 System.out.println(); 76 System.out.println("输出稀疏数组的形式为"); 77 for(int i=0;i<sparseArr.length;i++){ 78 System.out.printf("%d\t%d\t%d\t\n",sparseArr[i][0],sparseArr[i][1],sparseArr[i][2]); 79 } 80 81 82 83 84 //将稀疏数组恢复成 原始二维数组 85 //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 86 int chessArr2[][]=new int[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]]; 87 88 89 //2.在读取稀疏数组后几行的数据，并赋值给原始的二维数组即可 90 for(int i=1;i<=sparseArr[0][2];i++){ 91 chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]]=sparseArr[i][2]; 92 } 93 //输出恢复后的二维数组 94 System.out.println(); 95 System.out.println("恢复后的二维数组"); 96 for(int[] row:chessArr2){ 97 for(int data:row) 98 { 99 System.out.printf("%d\t",data); 100 } 101 System.out.println(); 102 } 103 }
2.3 队列
（1）队列介绍
-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
-示意图
（2）数组模拟队列
-队列本身是有序列表，若使用数据的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如上图，其中maxSize为该队列最大容量
-因为队列的输出输入是分别从前后端处理，因此需要两个变量front及rear分别记录前后端的下标，front会随着数据输出改变，rear会随着数据输入改变
-数据存入队列addQueue
--将尾指针往后移：rear+1，当front==rear[空]
--若尾指针rear小于队列的最大下标maxSize-1，则将数据存入rear所指的数组元素中，否则无法存入数据。rear==maxSize-1[队列满]
1public class ArrayQueueDemo { 2 3 /** 4 * @param args 5 */ 6 public static void main(String[] args) { 7 // TODO Auto-generated method stub 8 //创建一个队列 9 ArrayQueue arrayQueue=new ArrayQueue(3); 10 char key=' ';//接收用户输入 11 Scanner sc=new Scanner(System.in); 12 boolean loop=true; 13 //输出一个菜单 14 while(loop){ 15 System.out.println("s(show):显示队列"); 16 System.out.println("e(exit):退出程序"); 17 System.out.println("a(add):添加数据到队列"); 18 System.out.println("g(get):从队列取出数据"); 19 System.out.println("h(head):查看队列头的数据"); 20 key=sc.next().charAt(0);//接受一个字符 21 switch(key){ 22 case's': 23 arrayQueue.showQueue(); 24 break; 25 case 'a': 26 System.out.println("输入一个数:"); 27 int value=sc.nextInt(); 28 arrayQueue.addQueue(value); 29 break; 30 case 'g': 31 try{ 32 int res=arrayQueue.getQueue(); 33 System.out.printf("取出的数组是%d\n",res); 34 }catch(Exception e){ 35 System.out.println(e.getMessage()); 36 } 37 break; 38 case 'h': 39 try{ 40 int res=arrayQueue.headQueue(); 41 System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res); 42 }catch(Exception e){ 43 System.out.println(e.getMessage()); 44 } 45 break; 46 case 'e': 47 sc.close(); 48 loop=false; 49 break; 50 default: 51 break; 52 } 53 54 } 55 System.out.println("程序退出"); 56 } 57 58} 59 60//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类 61class ArrayQueue{ 62 private int maxSize;//表示数组的最大容量 63 private int front;//队列头 64 private int rear;//队列尾 65 private int[] arr;//该数组用于存放数组 66 67 //创建队列构造器 68 public ArrayQueue(int arrMaxSize){ 69 maxSize=arrMaxSize; 70 arr=new int[maxSize]; 71 front=-1;//指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置 72 rear=-1;//指向队列尾，指向队列尾的数据（即就是队列的最后一个数据） 73 } 74 75 //判断队列是否满 76 public boolean isFull(){ 77 return rear==maxSize-1; 78 } 79 80 //判断队列是否为空 81 public boolean isEmpty(){ 82 return front==rear; 83 } 84 85 //添加数据到队列 86 public void addQueue(int n){ 87 if(isFull()){ 88 System.out.println("队列满，不能加入数据"); 89 return; 90 } 91 rear++;//让rear后移 92 arr[rear]=n; 93 } 94 95 //获取队列的数据，出队列 96 public int getQueue(){ 97 if(isEmpty()){ 98 //通过抛出异常 99 throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); 100 } 101 front++;//front后移 102 return arr[front]; 103 } 104 105 //显示队列的所有数据 106 public void showQueue(){ 107 //遍历 108 if(isEmpty()){ 109 System.out.println("队列空的，没有数据"); 110 return; 111 } 112 for(int i=0;i<arr.length;i++){ 113 System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]); 114 } 115 } 116 117 //显示队列的头数据，注意不是取出数据 118 public int headQueue(){ 119 //判断 120 if(isEmpty()){ 121 throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); 122 } 123 return arr[front+1]; 124 125 } 126}
--问题：目前数组使用一次就不能使用，没有达到复用的效果
将这个数组改成环形队列，取模：%
-数组模拟环形队列
--调整front变量的含义：front指向队列的第一个元素，arr[front]就是队列的第一元素
--front的初始值=0
--调整rear变量的含义：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，希望空出一个空间作为约定
--rear的初始值=0
--队列满，条件是（rear+1）%maxSize==front
--队列空，条件是rear==front
--队列中有效的数据个数为（rear+maxSize-front）%maxSize
1public class CircleArrayQueueDemo { 2 3 /** 4 * @param args 5 */ 6 public static void main(String[] args) { 7 // TODO Auto-generated method stub 8 // TODO Auto-generated method stub 9 //创建一个队列 10 CircleArray arrayQueue=new CircleArray(4);//说明设置4，其队列的有效数据最大是3 11 char key=' ';//接收用户输入 12 Scanner sc=new Scanner(System.in); 13 boolean loop=true; 14 //输出一个菜单 15 while(loop){ 16 System.out.println("s(show):显示队列"); 17 System.out.println("e(exit):退出程序"); 18 System.out.println("a(add):添加数据到队列"); 19 System.out.println("g(get):从队列取出数据"); 20 System.out.println("h(head):查看队列头的数据"); 21 key=sc.next().charAt(0);//接受一个字符 22 switch(key){ 23 case's': 24 arrayQueue.showQueue(); 25 break; 26 case 'a': 27 System.out.println("输入一个数:"); 28 int value=sc.nextInt(); 29 arrayQueue.addQueue(value); 30 break; 31 case 'g': 32 try{ 33 int res=arrayQueue.getQueue(); 34 System.out.printf("取出的数组是%d\n",res); 35 }catch(Exception e){ 36 System.out.println(e.getMessage()); 37 } 38 break; 39 case 'h': 40 try{ 41 int res=arrayQueue.headQueue(); 42 System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res); 43 }catch(Exception e){ 44 System.out.println(e.getMessage()); 45 } 46 break; 47 case 'e': 48 sc.close(); 49 loop=false; 50 break; 51 default: 52 break; 53 } 54 55 } 56 System.out.println("程序退出"); 57 } 58} 59 60 61class CircleArray{ 62 private int maxSize;//表示数组的最大容量 63 //调整front变量的含义：front指向队列的第一个元素，arr[front]就是队列的第一元素,front的初始值=0 64 private int front;//队列头 65 //调整rear变量的含义：rear指向队列的最后一个元素的后一个位置，希望空出一个空间作为约定,rear的初始值=0 66 private int rear;//队列尾 67 private int[] arr;//该数组用于存放数组 68 69 //创建队列构造器 70 public CircleArray(int arrMaxSize){ 71 maxSize=arrMaxSize; 72 arr=new int[maxSize]; 73 } 74 75 //判断队列是否满 76 public boolean isFull(){ 77 return (rear+1)%maxSize==front; 78 } 79 80 //判断队列是否为空 81 public boolean isEmpty(){ 82 return front==rear; 83 } 84 85 //添加数据到队列 86 public void addQueue(int n){ 87 if(isFull()){ 88 System.out.println("队列满，不能加入数据"); 89 return; 90 } 91 //直接将数据加入 92 arr[rear]=n; 93 //将rear后移，这里必须考虑取模 94 rear=(rear+1)%maxSize; 95 } 96 97 //获取队列的数据，出队列 98 public int getQueue(){ 99 if(isEmpty()){ 100 //通过抛出异常 101 throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); 102 } 103 //需要分析front是指向队列的第一个元素 104 //1.先把front对应的值保留到一个临时变量 105 //2.将front后移 106 //3.将临时保存的变量返回 107 int value=arr[front]; 108 front=(front+1)%maxSize; 109 return value; 110 111 } 112 113 //显示队列的所有数据 114 public void showQueue(){ 115 //遍历 116 if(isEmpty()){ 117 System.out.println("队列空的，没有数据"); 118 return; 119 } 120 //从front开始遍历,遍历多少个元素 121 // 122 for(int i=front;i<front+size();i++){ 123 System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i%maxSize,arr[i%maxSize ]); 124 } 125 } 126 //求出当前队列有效的个数 127 public int size(){ 128 return (rear+maxSize-front)%maxSize; 129 } 130 //显示队列的头数据，注意不是取出数据 131 public int headQueue(){ 132 //判断 133 if(isEmpty()){ 134 throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); 135 } 136 return arr[front ]; 137 138 } 139 140}