本文实例讲述了java数据结构之稀疏矩阵定义与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：
稀疏矩阵非零元素的三元组类:
我要评论
package com.clarck.datastructure.matrix;
/**
* 稀疏矩阵的压缩存储
*
* 稀疏矩阵非零元素的三元组类
*
* @author clarck
*
*/
public class triple implements comparable<triple> {
// 行号，列号， 元素值，默认访问权限
int row, colum, value;
public triple(int row, int colum, int value) {
if (row < 0 || colum < 0) {
throw new illegalargumentexception("稀疏矩阵元素三元组的行/列序号非正数");
}
this.row = row;
this.colum = colum;
this.value = value;
}
/**
* 拷贝构造方法，复制一个三元组
*
* @param elem
*/
public triple(triple elem) {
this(elem.row, elem.colum, elem.value);
}
@override
public string tostring() {
return "(" + row + ", " + colum + ", " + value + ")";
}
/**
* 两个三元组是否相等，比较位置和元素值
*/
public boolean equals(object obj) {
if (!(obj instanceof triple))
return false;
triple elem = (triple) obj;
return this.row == elem.row && this.colum == elem.colum
&& this.value == elem.value;
}
/**
* 根据三元组位置比较两个三元组的大小，与元素值无关，约定三元组排序次序
*/
@override
public int compareto(triple elem) {
//当前三元组对象小
if (this.row < elem.row || this.row == elem.row && this.colum < elem.colum)
return -1;
//相等，与equals方法含义不同
if (this.row == elem.row && this.colum == elem.colum)
return 0;
//当前三元组对象大
return 1;
}
/**
* 加法， +=运算符作用
* @param term
*/
public void add(triple term) {
if (this.compareto(term) == 0)
this.value += term.value;
else
throw new illegalargumentexception("两项的指数不同，不能相加");
}
/**
* 约定删除元素
*
* @return
*/
public boolean removable() {
//不存储为0的元素
return this.value == 0;
}
/**
* 返回对称位置矩阵元素的三元组
* @return
*/
public triple tosymmetry() {
return new triple(this.colum, this.row, this.value);
}
/**
* 加法运算，重载运算符+
* @return
*/
public triple plus(triple term) {
triple tmp = new triple(this);
tmp.add(term);
return tmp;
}
}
三元组顺序存储的稀疏矩阵类:
package com.clarck.datastructure.matrix;
import com.clarck.datastructure.linear.seqlist;
/**
* 稀疏矩阵的压缩存储
*
* 稀疏矩阵三元组顺序表
*
* 三元组顺序存储的稀疏矩阵类
*
* @author clarck
*
*/
public class seqsparsematrix {
// 矩阵行数、列数
private int rows, columns;
// 稀疏矩阵三元组顺序表
private seqlist<triple> list;
/**
* 构造rows行，colums列零矩阵
*
* @param rows
* @param columns
*/
public seqsparsematrix(int rows, int columns) {
if (rows <= 0 || columns <= 0)
throw new illegalargumentexception("矩阵行数或列数为非正数");
this.rows = rows;
this.columns = columns;
// 构造空顺序表，执行seqlist()构造方法
this.list = new seqlist<triple>();
}
public seqsparsematrix(int rows, int columns, triple[] elems) {
this(rows, columns);
// 按行主序插入一个元素的三元组
for (int i = 0; i < elems.length; i++)
this.set(elems[i]);
}
/**
* 返回矩阵第i行第j列元素，排序顺序表的顺序查找算法，o(n)
*
* @param i
* @param j
* @return
*/
public int get(int i, int j) {
if (i < 0 || i >= rows || j < 0 || j >= columns)
throw new indexoutofboundsexception("矩阵元素的行或列序号越界");
triple item = new triple(i, j, 0);
int k = 0;
triple elem = this.list.get(k);
// 在排序顺序表list中顺序查找item对象
while (k < this.list.length() && item.compareto(elem) >= 0) {
// 只比较三元组元素位置，即elem.row == i && elem.column == j
if (item.compareto(elem) == 0)
return elem.value;
// 查找到(i, j), 返回矩阵元素
k++;
elem = this.list.get(k);
}
return 0;
}
/**
* 以三元组设置矩阵元素
*
* @param elem
*/
public void set(triple elem) {
this.set(elem.row, elem.colum, elem.value);
}
/**
* 设置矩阵第row行第column列的元素值为value，按行主序在排序顺序表list中更改或插入一个元素的三元组， o(n)
*
* @param row
* @param column
* @param value
*/
public void set(int row, int column, int value) {
// 不存储值为0元素
if (value == 0)
return;
if (row >= this.rows || column >= this.columns)
throw new illegalargumentexception("三元组的行或列序号越界");
triple elem = new triple(row, column, value);
int i = 0;
// 在排序的三元组顺序表中查找elem对象，或更改或插入
while (i < this.list.length()) {
triple item = this.list.get(i);
// 若elem存在，则更改改位置矩阵元素
if (elem.compareto(item) == 0) {
// 设置顺序表第i个元素为elem
this.list.set(i, elem);
return;
}
// elem 较大时向后走
if (elem.compareto(item) >= 0)
i++;
else
break;
}
this.list.insert(i, elem);
}
@override
public string tostring() {
string str = "三元组顺序表：" + this.list.tostring() + "\n";
str += "稀疏矩阵" + this.getclass().getsimplename() + "(" + rows + " * "
+ columns + "): \n";
int k = 0;
// 返回第k个元素，若k指定序号无效则返回null
triple elem = this.list.get(k++);
for (int i = 0; i < this.rows; i++) {
for (int j = 0; j < this.columns; j++)
if (elem != null && i == elem.row && j == elem.colum) {
str += string.format("%4d", elem.value);
elem = this.list.get(k++);
} else {
str += string.format("%4d", 0);
}
str += "\n";
}
return str;
}
/**
* 返回当前矩阵与smat相加的矩阵， smatc=this+smat,不改变当前矩阵，算法同两个多项式相加
*
* @param smat
* @return
*/
public seqsparsematrix plus(seqsparsematrix smat) {
if (this.rows != smat.rows || this.columns != smat.columns)
throw new illegalargumentexception("两个矩阵阶数不同，不能相加");
// 构造rows*columns零矩阵
seqsparsematrix smatc = new seqsparsematrix(this.rows, this.columns);
int i = 0, j = 0;
// 分别遍历两个矩阵的顺序表
while (i < this.list.length() && j < smat.list.length()) {
triple elema = this.list.get(i);
triple elemb = smat.list.get(j);
// 若两个三元组表示相同位置的矩阵元素，则对应元素值相加
if (elema.compareto(elemb) == 0) {
// 相加结果不为零，则新建元素
if (elema.value + elemb.value != 0)
smatc.list.append(new triple(elema.row, elema.colum,
elema.value + elemb.value));
i++;
j++;
} else if (elema.compareto(elemb) < 0) { // 将较小三元组复制添加到smatc顺序表最后
// 复制elema元素执行triple拷贝构造方法
smatc.list.append(new triple(elema));
i++;
} else {
smatc.list.append(new triple(elemb));
j++;
}
}
// 将当前矩阵顺序表的剩余三元组复制添加到smatc顺序表最后
while (i < this.list.length())
smatc.list.append(new triple(this.list.get(i++)));
// 将smat中剩余三元组复制添加到smatc顺序表最后
while (j < smatc.list.length()) {
triple elem = smat.list.get(j++);
if (elem != null) {
smatc.list.append(new triple(elem));
}
}
return smatc;
}
/**
* 当前矩阵与smat矩阵相加，this+=smat, 改变当前矩阵，算法同两个多项式相加
*
* @param smat
*/
public void add(seqsparsematrix smat) {
if (this.rows != smat.rows || this.columns != smat.columns)
throw new illegalargumentexception("两个矩阵阶数不同，不能相加");
int i = 0, j = 0;
// 将mat的各三元组依次插入(或相加)到当前矩阵三元组顺序表中
while (i < this.list.length() && j < smat.list.length()) {
triple elema = this.list.get(i);
triple elemb = smat.list.get(j);
// 若两个三元组表示相同位置的矩阵元素，则对应元素值相加
if (elema.compareto(elemb) == 0) {
// 相加结果不为0,则新建元素
if (elema.value + elemb.value != 0)
this.list.set(i++, new triple(elema.row, elema.colum,
elema.value + elemb.value));
else
this.list.remove(i);
j++;
} else if (elema.compareto(elemb) < 0) { // 继续向后寻找elemb元素的插入元素
i++;
} else {
// 复制elemb元素插入作为this.list的第i个元素
this.list.insert(i++, new triple(elemb));
j++;
}
}
// 将mat中剩余三元组依次复制插入当前矩阵三元组顺序表中
while (j < smat.list.length()) {
this.list.append(new triple(smat.list.get(j++)));
}
}
// 深拷贝
public seqsparsematrix(seqsparsematrix smat) {
this(smat.rows, smat.columns);
// 创建空顺序表，默认容量
this.list = new seqlist<triple>();
// 复制smat中所有三元组对象
for (int i = 0; i < smat.list.length(); i++)
this.list.append(new triple(smat.list.get(i)));
}
/**
* 比较两个矩阵是否相等
*/
public boolean equals(object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (!(obj instanceof seqsparsematrix))
return false;
seqsparsematrix smat = (seqsparsematrix) obj;
return this.rows == smat.rows && this.columns == smat.columns
&& this.list.equals(smat.list);
}
/**
* 返回转置矩阵
* @return
*/
public seqsparsematrix transpose() {
//构造零矩阵，指定行数和列数
seqsparsematrix trans = new seqsparsematrix(columns, rows);
for (int i = 0; i < this.list.length(); i++) {
//插入矩阵对称位置元素的三元组
trans.set(this.list.get(i).tosymmetry());
}
return trans;
}
}
测试类：
package com.clarck.datastructure.matrix;
/**
* 稀疏矩阵的压缩存储
*
* 稀疏矩阵三元组顺序表
*
* 三元组顺序表表示的稀疏矩阵及其加法运算
*
* @author clarck
*
*/
public class seqsparsematrix_test {
public static void main(string args[]) {
triple[] elemsa = { new triple(0, 2, 11), new triple(0, 4, 17),
new triple(1, 1, 20), new triple(3, 0, 19),
new triple(3, 5, 28), new triple(4, 4, 50) };
seqsparsematrix smata = new seqsparsematrix(5, 6, elemsa);
system.out.print("a " + smata.tostring());
triple[] elemsb = { new triple(0, 2, -11), new triple(0, 4, -17),
new triple(2, 3, 51), new triple(3, 0, 10),
new triple(4, 5, 99), new triple(1, 1, 0) };
seqsparsematrix smatb = new seqsparsematrix(5,6,elemsb);
system.out.print("b " + smatb.tostring());
seqsparsematrix smatc = smata.plus(smatb);
system.out.print("c=a+b"+smatc.tostring());
system.out.println();
smata.add(smatb);
system.out.print("a+=b" + smata.tostring());
system.out.println("c.equals(a)?" + smatc.equals(smata));
seqsparsematrix smatd = new seqsparsematrix(smatb);
smatb.set(0,2,1);
system.out.print("b " + smatb.tostring());
system.out.print("d " + smatd.tostring());
system.out.println("a转置" + smata.transpose().tostring());
}
}
运行结果：
a 三元组顺序表：((0, 2, 11), (0, 4, 17), (1, 1, 20), (3, 0, 19), (3, 5, 28), (4, 4, 50)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(5 * 6): 0 0 11 0 17 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 0 28 0 0 0 0 50 0 b 三元组顺序表：((0, 2, -11), (0, 4, -17), (2, 3, 51), (3, 0, 10), (4, 5, 99)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(5 * 6): 0 0 -11 0 -17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 51 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 99 c=a+b三元组顺序表：((1, 1, 20), (2, 3, 51), (3, 0, 29), (3, 5, 28), (4, 4, 50), (4, 5, 99)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(5 * 6): 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 51 0 0 29 0 0 0 0 28 0 0 0 0 50 99 a+=b三元组顺序表：((1, 1, 20), (2, 3, 51), (3, 0, 29), (3, 5, 28), (4, 4, 50), (4, 5, 99)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(5 * 6): 0 0 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 51 0 0 29 0 0 0 0 28 0 0 0 0 50 99 c.equals(a)?true b 三元组顺序表：((0, 2, 1), (0, 4, -17), (2, 3, 51), (3, 0, 10), (4, 5, 99)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(5 * 6): 0 0 1 0 -17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 51 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 99 d 三元组顺序表：((0, 2, -11), (0, 4, -17), (2, 3, 51), (3, 0, 10), (4, 5, 99)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(5 * 6): 0 0 -11 0 -17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 51 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 99 a转置三元组顺序表：((0, 3, 29), (1, 1, 20), (3, 2, 51), (4, 4, 50), (5, 3, 28), (5, 4, 99)) 稀疏矩阵seqsparsematrix(6 * 5): 0 0 0 29 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 51 0 0 0 0 0 0 50 0 0 0 28 99
更多关于java算法相关内容感兴趣的读者可查看本站专题：《java数据结构与算法教程》、《java操作dom节点技巧总结》、《java文件与目录操作技巧汇总》和《java缓存操作技巧汇总》
希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。
如对本文有疑问， 点击进行留言回复！！
解决idea中出现“illegal character U+200B” 问题
荐 为什么加了@Transactional注解，事务没有回滚？
Attribute ‘sklearn.linear_model._logistic.LogisticRegression.multi_class‘ must be explicitly set to
Java/Python实现 LeetCode剑指Offer 14-I.剪绳子（动态规划）
网友评论