新星计划Day4【数据结构与算法】 稀疏数组与队列
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😘系列专栏：java学习
💻首发时间：🎞2022年4月28日🎠
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文章目录
⛳001 几个经典的算法面试题（1）
字符串匹配问题：：
有一个字符串 str1= ““硅硅谷 尚硅谷你尚硅 尚硅谷你尚硅谷你尚硅你好””，和一个子串 str2=“尚硅谷你尚硅你”
现在要判断 str1 是否含有 str2, 如果存在，就返回第一次出现的位置, 如果没有，则返回-1
要求用最快的速度来完成匹配
你的思路是什么？
暴力匹配
KMP算法《部分匹配表》
汉诺塔游戏, 请完成汉诺塔游戏的代码: 要求：1) 将A塔的所有圆盘移动到C塔。并且规定，在2) 小圆盘上不能放大圆盘，3)在三根柱子之间一次只能移动一个圆盘
使用到分治算法.
🛶002 几个经典的算法面试题（2）
八皇后问题，是一个古老而著名的问题，是回溯算法的典型案例。该问题是国际西洋棋棋手马克斯·贝瑟尔于1848年提出：在8×8格的国际象棋上摆放八个皇后，使其不能互相攻击，即：任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问有多少种摆法。【92】
使用到回溯算法
高斯认为有76种方案。1854年在柏林的象棋杂志上不同的作者发表了40种不同的解，后来有人用图论的方法解出92种结果。计算机发明后，有多种计算机语言可以解决此问题
马踏棋盘算法介绍和游戏演示
马踏棋盘算法也被称为骑士周游问题
将马随机放在国际象棋的8×8棋盘Board[0～7][0～7]的某个方格中，马按走棋规则(马走日字)进行移动。要求每个方格只进入一次，走遍棋盘上全部64个方格
会使用到图的深度优化遍历算法(DFS) + 贪心算法优化
🎩003 内容介绍与授课方式
数据结构和算法的重要性
算法是程序的灵魂，优秀的程序可以在海量数据计算时，依然保持高速计算
一般来讲 程序会使用了内存计算框架(比如Spark)和缓存技术(比如Redis等)来优化程序,再深入的思考一下，这些计算框架和缓存技术， 它的核心功能是哪个部分呢？
拿实际工作经历来说, 在Unix下开发服务器程序，功能是要支持上千万人同时在线， 在上线前，做内测，一切OK,可上线后，服务器就支撑不住了, 公司的CTO对代码进行优化，再次上线，坚如磐石。你就能感受到程序是有灵魂的，就是算法。
目前程序员面试的门槛越来越高，很多一线IT公司(大厂)，都会有数据结构和算法面试题(负责的告诉你，肯定有的)
如果你不想永远都是代码工人,那就花时间来研究下数据结构和算法
👝006 线性结构与非线性结构
线性结构
- 线性结构作为最常用的数据结构，其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（数组）和链式存储结构（链表）。顺序存储结构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。
- 线性结构常见的有：数组、队列、链表和栈，后面我会相信讲解。
非线性结构
非线性结构包括：二维数组，多维数组，广义表，树结构，图结构
🥋007 稀疏数组的应用场景
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
稀疏数组的处理方法是
- 记录数组一共有几行几列，有多少个不同的值
- 把具有不同值的元素的行列及值记录在一个小规模数组中，从而缩小程序的规模
🎎008 稀疏数组转换的思路分析
二维数组转稀疏数组的思路
1.遍历原始的二维数组，得到要保存的有效数据个数
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存入到稀疏数组中
稀疏数组转原始的二维数组的思路
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=int[11][11]
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
🥌009 稀疏数组的代码实现
publicclassSparseArray{publicstaticvoidmain(String[] args){//创建一个原始的数组11*11//0:表示没有棋子，1表示黑子，2表示蓝子int chessArr1[][]=newint[11][11];
chessArr1[1][2]=1;
chessArr1[2][4]=2;//输出原始的二维数组System.out.println("原始的二维数组");for(int[] row:chessArr1){for(int data:row){System.out.println("%d\t",data);}System.out.println();//将二维数组转换为稀疏数组的思想//1.先遍历二维数组 得到非0数据的个数int sum=0;for(int i=0;i<11;i++){for(int j=0;j<11;j++){if(chessArr1[i][j]!=0){
sum++;}}}System.out.println("sum="+sum);//2.创建对应的稀疏数组int sparseArr[][]=newint[sum+1][3];//给稀疏数组赋值
sparseArr[0][0]=11;
sparseArr[0][1]=11;
sparseArr[0][2]=sum;//遍历二维数组，将非0的值存放到sparseArr中int count=0;//count用于记录是第几个非0数据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];}}}//输出稀疏数组的形式System.out.println();System.out.println(得到稀疏数组为);for(int i=0;i<sparseArr.length;i++){System.out.printf("%d\t%d\t%d\t",sparseArr[i][0],sparseArr[i][1],sparseArr[i][2]);}System.out.println();//稀疏数组转原始的二维数组的思路//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int chessArr2[][]=newint[sparseArr[0][0]][sparseArr[0][1]];//2.在读取稀疏数组后几行的数据(从第二行）， 并赋给原始的二维数组即可for(int i=1;i<soarseArr.length;i++){
chessArr2[sparseArr[i][0]][sparseArr[i][1]]=sparseArr[i][2];}//输出恢复后的二维数组System.out.println();System.out.println(输出恢复后的二维数组);for(int[] row:chessArr2){for(int data:row){System.out.println("%d\t",data);}}}}
👗010 队列的应用场景与介绍
- 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表实现
- 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。
🥽011 数组模拟队列的思路分析
- 队列本身也是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图，其中MaxSize为队列的最大容量
- 因为队列的输出输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量front和rear分别记录前后端的下标，front会随着数据输出而改变，而rear会随着数据输入而改变
- 当我们将数据存入队列时称为”addQueue”，addQueue 的处理需要有两个步骤：思路分析1. 将尾指针往后移：rear + 1 , 当 rear == front 【空】2. 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。 reatr == MaxSize - 1[队列满]## 🩰012 数组模拟队列实现
publicclassArrayQueueDemo{publicstaticvoidmain(String[] args){//测试一把//创建一个队列ArrayQueue queue=newArrayQueue(3);char key=' ';//接收用户输入Scanner scanner=newScanner(System.in);boolean loop=true;//输出一个菜单while(loop){System.out.println("s(show):显示队列");System.out.println("e(exit):退出程序");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):查看队列头的数据"); key=scanner.next().charAt(0);//接收一个字符switch(key){case's': queue.showQueue();break;case'a':System.out.println("输出一个数");int value=scanner.nextInt(); queue.addQueue(value);break;case'g'://取出数据 try{int res=queue.getQueue();System.out.println("取出的数据是%d\n",res);}catch(Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;case'h'://查看队列头的数据 try{int res=queue.headQueue();System.out.println("队列头的数据是%d\n",res);}catch(Exception e){System.out.println(e.getMessage());}break;case'e'://退出 scanner.close(); loop=false;break;default:break;}}System.out.println(程序退出);}}//使用数组模拟队列-编写一个ArrayQueue类classArrayQueue{privateint maxsize;//表示数组的最大容量privateint front;//队列头privateint front;//队列尾privateint[] arr;//该数组用于存放数据，模拟队列//创建队列的构造器publicArrayQuene(int arrMarSize){ maxSize=arrMaxSize; arr=newint[maxSize]; front=-1;//指向队列头部，分析出front是指向队列头的前一个位置 rear=-1;//指向队列尾，指向队列尾的数据（即就是队列最后一个数据）}//判断队列是否满publicbooleanisFull(){return rear==maxsize-1;}//判断队列是否为空publicbooleanisEmpty(){return rear==front;}//添加数据到队列publicvoidaddQueue(int n){//判断队列是否满if(isFull()){System.out.println("队列满，不能加入数据");return;} rear++;//让rear后移 arr[rear]=n;}//获取队列的数据，出队列publicintgetQueue(){//判断队列是否空if(isEmpty()){//通过抛出异常thrownewRuntimeException("队列空，不能取数据");} front++;//front后移return arr[front];}//显示队列的所有数据publicvoidshowQueue(){//遍历if(isEmpty()){System.out.println("队列孔，没有数据");return;}for(int i=0;i<arr.length;i++){System.out.println("arr[%d]=%d\n",i,arr[i]);}}//显示队列的头数据，注意不是取出数据publicintheadQueue(){//判断if(isEmpty()){thrownewRuntimeException("队列空，不能取数据");}return arr[front+1];}}> 此种方式存在的问题和优化方案- 数组使用一次就不能使用了，没有达到复用的效果- 使用算法，改成一个环形的队列：取模%
下期预告：新星计划Day5 【数据结构与算法】链表
/显示队列的头数据，注意不是取出数据
public int headQueue(){
//判断
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException(“队列空，不能取数据”);
}
return arr[front+1];
}
}
> 此种方式存在的问题和优化方案
- 数组使用一次就不能使用了，没有达到复用的效果
- 使用算法，改成一个环形的队列：取模%
下期预告：新星计划Day5 【数据结构与算法】链表
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