Java更好的方法是通过特定的值来存储int矩阵中的值

Question

我有一个int[][]的矩阵，我想根据矩阵中的值将坐标存储在不同的数组中。我认为我的解决方案有效，但性能不太好。。。

    public ArrayList<ArrayList<Coords>> storeValues(int[][] labels) {
    int max = getMaxValue(labels);
    ArrayList<ArrayList<Coords>> collection = new ArrayList<ArrayList<Coords>>();
    ArrayList<Coords> coords;
    while (max > 0) {
        coords = new ArrayList<Coords>();
        for (int x = 0; x < labels.length; x++) {
            for (int y = 0; y < labels[0].length; y++) {
                if (max == labels[x][y]) {
                    coords.add(new Coords(x,y));
                }
            }
        }
        collection.add(coords);
        --max;
    }
    return collection;
}
private int getMaxValue(int[][] labels) {
    int max = labels[0][0];
    for (int tabValue[] : labels) {
        for (int value : tabValue) {
            if (max < value) {
                max = value;
            }
        }
    }
    return max;
}

例如：
我的矩阵包含

[ [ 0, 0, 0 ],  
  [ 1, 1, 1 ],  
  [ 1, 2, 2 ],   
  [ 2, 2, 5 ] ]  

预期结果

ArrayList{ 
  ArrayList{ Coord[0,0], Coord[1,0], Coord[2,0] }, // list of 0 value  
  ArrayList{ Coord[0,1], Coord[1,1], Coord[2,1], Coord[0,3] }, // list of 1 value
  ...
}

Answer 1

您的目标应该是尽可能少地迭代。如果使用Map构建所需的数据结构，那么实际上可以在一次（嵌套）迭代中完成。这里最有用的是TreeMap，因为它会自动按关键字排序。。

逻辑是建立一个new TreeMap<Integer, ArrayList<Coords>>，而不是嵌套列表。Integer键是您的值，arrayList是该值的坐标列表。

您可以像以前一样迭代矩阵，但不计算max。这将保存整个getMaxValue方法和外部while循环。对于每个值，首先检查TreeMap是否有一个包含该键的条目。如果是，请将您的新Coord添加到map.get（val）中。如果不是，请创建一个new ArrayList<Coord>，将您的Coord添加到该列表中，并将其放入地图中。

如果您绝对必须将ArrayList>作为返回类型，那么您可以简单地使用return new ArrayList<ArrayList<Coord>>(map.values())

Answer 2

当值已经排序时，解决方案相当简单：只需遍历矩阵（按排序顺序），并在遇到新值时始终创建一个新列表。

如果值是而不是排序的，则可以创建一个坐标列表，按相应的值对其进行排序，然后对其应用与排序情况相同的方法。

两个版本都在这里实现：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class SortMatrixCoordinates
{
    static class Coords
    {
        int x;
        int y;
        Coords(int x, int y)
        {
            this.x = x;
            this.y = y;
        }
        @Override
        public String toString()
        {
            return "("+x+","+y+")";
        }
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        runWithSortedMatrix();
        runWithUnsortedMatrix();
    }
    private static void runWithSortedMatrix()
    {
        int labels[][] = new int[][]{
            { 0, 0, 0 },  
            { 1, 1, 1 },  
            { 1, 2, 2 },   
            { 2, 2, 5 } };
        System.out.println("Result with sorted matrix:");
        List<List<Coords>> result = storeValues(labels);
        for (List<Coords> list : result)
        {
            System.out.println(list);
        }
    }
    private static void runWithUnsortedMatrix()
    {
        int labels[][] = new int[][]{
            { 0, 0, 0 },  
            { 3, 3, 3 },  
            { 3, 2, 2 },   
            { 2, 2, 1 } };
        System.out.println("Result with unsorted matrix:");
        List<List<Coords>> result = storeValuesSorting(labels);
        for (List<Coords> list : result)
        {
            System.out.println(list);
        }
    }
    public static List<List<Coords>> storeValues(final int[][] labels)
    {
        List<List<Coords>> result = new ArrayList<List<Coords>>();
        List<Coords> coords = null;
        int previousValue = 0;
        for (int x = 0; x < labels.length; x++) 
        {
            for (int y = 0; y < labels[0].length; y++) 
            {
                int value = labels[x][y];
                if ((x == 0 && y == 0) || previousValue != value)
                {
                    coords = new ArrayList<Coords>();
                    result.add(coords);
                }
                coords.add(new Coords(x,y));
                previousValue = value;
            }
        }
        return result;
    }

    public static List<List<Coords>> storeValuesSorting(final int[][] labels) 
    {
      List<Coords> sortedCoords = new ArrayList<Coords>();
      for (int x = 0; x < labels.length; x++) 
      {
          for (int y = 0; y < labels[0].length; y++) 
          {
              sortedCoords.add(new Coords(x,y));
          }
      }
      Collections.sort(sortedCoords, new Comparator<Coords>()
      {
          @Override
          public int compare(Coords c0, Coords c1)
          {
              int v0 = labels[c0.x][c0.y];
              int v1 = labels[c1.x][c1.y];
              return Integer.compare(v0, v1);
          }
      });
      List<List<Coords>> result = new ArrayList<List<Coords>>();
      List<Coords> coords = null;
      int previousValue = 0;
      for (int i=0; i<sortedCoords.size(); i++) 
      {
          Coords c = sortedCoords.get(i);          
          int value = labels[c.x][c.y];
          if (i == 0 || previousValue != value)
          {
              coords = new ArrayList<Coords>();
              result.add(coords);
          }
          coords.add(c);
          previousValue = value;
      }
      return result;
    }
}

Answer 3

我同意您当前的算法可能执行不好。如果你说你的矩阵有维度M*N，运行时分析可能看起来像：

max_val = get_max_val(); // O(M*N)
for i from max_val to 0: // O(max_val)
    // O(M*N)
    for x from 0 to M:
        for y from 0 to N:
            do_stuff;

换句话说，这适用于O(M*N*max_val)。如果您的max_val非常大，这是危险的；特别是因为实际的算法没有依赖于值是什么（只是哪些值是相同的）。

一种仅依赖于M和N的替代算法：

HashMap<Integer, ArrayList<Coords>> coordsMap = new HashMap<Integer, ArrayList<Coords>>();
for (int i = 0; i < labels.length; i++) {
    for (int j = 0; j < labels[i].length; j++) {
        if (coordsMap.containsKey(labels[i][j])) {
            ArrayList<Coords> coords = coordsMap.get(labels[i][j]);
            coordsMap.put(labels[i][j], coords.add(new Coords(i, j));
        }
    }
}
// collect results
ArrayList<ArrayList<Coords>> coordsList = new ArrayList<ArrayList<Coords>>();
for (Integer label : coordsMap.keySet()) {
    coordsList.add(coordsMap.get(label));
}
return coordsList;

它的运行时是M*N*(HashMap get/put time)。

如果您希望每个值from 0 to max_val都有一个ArrayList，其中该标签的坐标缺失由一个空的ArrayList表示，您可以将// collect results部分更改为类似于：

// collect results
for (int i = 0; i < max_val; i++) {
    if (coordsMap.containsKey(i)) {
        coordsList.add(coordsMap.get(i));
    }
    else {
        coordsList.add(new ArrayList<Coords>());
    }
}

正如Marco13对您问题的评论所表明的那样，实际性能可能在一定程度上取决于您的数据的实际外观。