文章目录
- 缘起
- 代码地址
- 纸牌游戏
- 分析
- 代码
- 演示
- 优化
缘起
各位小伙伴们好呀,还有几天就要过年了,祝大家新年快乐,万事胜意!
本人最近看了下《啊哈算法》,确实阔以。
但稍显遗憾的是,书籍示例代码是c语言,而不是本人常用的Java。
那就弥补遗憾,说干就干,把这本书的示例语言用java写一遍, 顺带附上一些自己的理解!
于是本篇博客就横空出世了!!!
本篇博客主要是通过一个纸牌游戏的案例,将之前所讲队列和栈的内容组合运用,以便更加深刻的理解:
- Java玩转《啊哈算法》解密QQ号之队列
- Java玩转《啊哈算法》解密回文之栈
来不及买纸质书但又想尽快感受算法魅力的童鞋也甭担心,电子版的下载链接已经放到下方了,可尽情下载。
链接:https://pan.baidu.com/s/1imxiElcCorw2F-HJEnB-PA?pwd=jmgs
提取码:jmgs
代码地址
本文代码已开源:
git clone https://gitee.com/guqueyue/my-blog-demo.git
请切换到gitee分支,
然后查看aHaAlgorithm模块下的src/main/java/com/guqueyue/aHaAlgorithm/chapter_2_StackAndChainTable
即可!
纸牌游戏
在书中,作者直接了当的介绍了一款纸牌游戏:
星期天小哼和小哈约在一起玩桌游,他们正在玩一个非常古怪的扑克游戏——“小猫钓鱼”。
游戏的规则是这样的:
将一副扑克牌平均分成两份,每人拿一份。
小哼先拿出手中的第一张扑克牌放在桌上,然后小哈也拿出手中的第一张扑克牌,
并放在小哼刚打出的扑克牌的上面,就像这样两人交替出牌。
出牌时,如果某人打出的牌与桌上某张牌的牌面相同,
即可将两张相同的牌及其中间所夹的牌全部取走,并依次放到自己手中牌的末尾。
当任意一人手中的牌全部出完时,游戏结束,对手获胜。
假如游戏开始时,小哼手中有 6 张牌,顺序为 2 4 1 2 5 6,小哈手中也有 6 张牌,顺序为 3 1 3 5 6 4,最终谁会获胜呢?
现在你可以拿出纸牌来试一试。接下来请你写一个程序来自动判断谁将获胜。
这里我们做一个约定,小哼和小哈手中牌的牌面只有 1~9。
不知道大家小时候有没有玩过这款纸牌游戏?
反正我小时候是经常玩,只不过我们那里不叫小猫钓鱼,而是叫“排火车”。
当然,也有很多地方叫“拉火车”。大致是因为扑克牌一张一张连起来真的很像一节节的火车呀!
分析
我们来分析一下这个游戏规则,其实这个纸牌游戏非常的简单:
无非就是你一张,我一张;如遇到桌子上有相同的,就把相同的纸牌以及中间的纸牌全部收起来。
而你手上的纸牌是先进先出,明显是 队列;桌子上的纸牌则是先进后出,显然是 栈。
我们只需要用代码模拟出牌流程,边出牌边判断谁的牌没有了,即可判断游戏谁将获胜!
代码
首先,我们创建一个队列类,用于模拟手上的牌:
package com.guqueyue.aHaAlgorithm.entity;/*** @Author: guqueyue* @Description: 队列类 - 通过数组实现* @Date: 2024/1/11**/
public class Queue {public int[] data = new int[1001]; // 数组,用来储存内容public int head; // 队首public int tail; // 队尾/*** @Description 重写 toString()方法,便于打印查看队列内容* @Param []* @return java.lang.String**/@Overridepublic String toString() {if (this.head == this.tail) {return "无";}String str = "";int head = this.head, tail = this.tail;while (head < tail) {str += data[head++] + " ";}return str;}
}
其次,我们再创建一个栈类,用于模拟桌子上的牌:
package com.guqueyue.aHaAlgorithm.entity;/*** @Author: guqueyue* @Description: 栈 - 通过数组实现* @Date: 2024/1/12**/
public class Stack {public int[] data = new int[10]; // 数组,用来存储栈的内容public int top; // 栈顶/*** @Description 重写 toString()方法,便于打印查看栈内容* @Param []* @return java.lang.String**/@Overridepublic String toString() {if (this.top == 0) {return "无";}String str = "";int top = this.top;while (top > 0) {str += data[--top] + " ";}return str;}
}
因为我们假设牌面为 1-9,所以这里我们数组的长度设置为10即可。
我们需要声明一些变量,用来表示双方的卡牌以及桌子上的牌:
private static Queue q1 = new Queue(); // 小哼手中的牌private static Queue q2 = new Queue(); // 小哈手中的牌private static Stack stack = new Stack(); // 桌面上的牌
然后,我们编写一个方法,用来输入读取双方的卡牌:
/*** @Description 读牌* @Param []* @return void**/private static void readCard() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入牌数:");int n = scanner.nextInt();// 小哼手中的牌System.out.print("请输入小哼手中的牌(1-9),中间空格隔开,再按回车:");for (int i = 0; i < n; i++) {q1.data[q1.tail++] = scanner.nextInt();}// 小哈手中的牌System.out.print("请输入小哈手中的牌(1-9),中间空格隔开,再按回车:");for (int i = 0; i < n; i++) {q2.data[q2.tail++] = scanner.nextInt();}}
然后,我们需要模拟双方不断出牌和手牌的过程,直至双方中有人手中无牌(这里是核心逻辑):
// 循环拿牌放牌,直到有一方无牌while (q1.head < q1.tail && q2.head < q2.tail) {// 出牌阶段,小哼先拿牌int t = q1.data[q1.head];// 判断桌面是否是相同的牌boolean flag = judgeCard(t);// 小哼放牌giveCard(q1, t);if (flag) { // 如果有,则拿牌// 收牌getCard(q1, t);}// 出牌阶段,小哈再出牌t = q2.data[q2.head];// 判断桌面是否是相同的牌flag = judgeCard(t);// 小哈放牌giveCard(q2, t);// 遍历栈,发现是否有相同的牌 - 拿桌面上的牌if (flag) {getCard(q2, t);}}
在这个过程中,我们还需要一个方法,用来判断出的牌桌面上是否有:
/*** @Description 判断桌子上是否有相同的牌* @Param [t: 出的牌]* @return boolean**/private static boolean judgeCard(int t) {boolean flag = false;for (int j = 0; j < stack.top; j++) {if (t == stack.data[j]) {flag = true;break;}}return flag;}
因为小哼和小哈放牌的逻辑是一样的,所以我们也可以抽取出一个方法:
/*** @Description 出牌* @Param [q: 需要出牌的队列, t: 出的牌]* @return int 出的牌**/private static void giveCard(Queue q, int t) {// 放牌到桌子上q.head++;stack.data[stack.top++] = t;}
同样的,收牌我们也可以抽取出一个方法:
/*** @Description 收牌* @Param [q: 谁的牌, t: 出的牌]* @return void**/private static void getCard(Queue q, int t) {// 先拿第一张q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];while (t != stack.data[stack.top-1]) {// 入队q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];}// 拿最后一张牌q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];}
最后,我们需要一个方法用来打印最后的结果:
/*** @Description 打印最后的结果* @Param []* @return void**/private static void print() {System.out.println("========================最终结果========================");System.out.println("小哼: " + q1);System.out.println("小哈:" + q2);System.out.println("桌面:" + stack);// 判断谁赢System.out.println(q1.head >= q1.tail ? "小哈赢了!" : "小哼赢了");}
完整代码如下:
package com.guqueyue.aHaAlgorithm.chapter_2_StackAndChainTable;import com.guqueyue.aHaAlgorithm.entity.Queue;
import com.guqueyue.aHaAlgorithm.entity.Stack;import java.util.Scanner;/*** @Author: guqueyue* @Description: 纸牌游戏 - 暂且规定牌面只有 1-9* @Date: 2024/1/12**/
public class CardGame {private static Queue q1 = new Queue(); // 小哼手中的牌private static Queue q2 = new Queue(); // 小哈手中的牌private static Stack stack = new Stack(); // 桌面上的牌public static void main(String[] args) {// 读牌readCard();// 循环拿牌放牌,直到有一方无牌while (q1.head < q1.tail && q2.head < q2.tail) {// 出牌阶段,小哼先拿牌int t = q1.data[q1.head];// 判断桌面是否是相同的牌boolean flag = judgeCard(t);// 小哼放牌giveCard(q1, t);if (flag) { // 如果有,则拿牌// 收牌getCard(q1, t);}// 出牌阶段,小哈再出牌t = q2.data[q2.head];// 判断桌面是否是相同的牌flag = judgeCard(t);// 小哈放牌giveCard(q2, t);// 遍历栈,发现是否有相同的牌 - 拿桌面上的牌if (flag) {getCard(q2, t);}}// 打印最后的结果print();}/*** @Description 读牌* @Param []* @return void**/private static void readCard() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入牌数:");int n = scanner.nextInt();// 小哼手中的牌System.out.print("请输入小哼手中的牌(1-9),中间空格隔开,再按回车:");for (int i = 0; i < n; i++) {q1.data[q1.tail++] = scanner.nextInt();}// 小哈手中的牌System.out.print("请输入小哈手中的牌(1-9),中间空格隔开,再按回车:");for (int i = 0; i < n; i++) {q2.data[q2.tail++] = scanner.nextInt();}}/*** @Description 判断桌子上是否有相同的牌* @Param [t: 出的牌]* @return boolean**/private static boolean judgeCard(int t) {boolean flag = false;for (int j = 0; j < stack.top; j++) {if (t == stack.data[j]) {flag = true;break;}}return flag;}/*** @Description 出牌* @Param [q: 需要出牌的队列, t: 出的牌]* @return int 出的牌**/private static void giveCard(Queue q, int t) {// 放牌到桌子上q.head++;stack.data[stack.top++] = t;}/*** @Description 收牌* @Param [q: 谁的牌, t: 出的牌]* @return void**/private static void getCard(Queue q, int t) {// 先拿第一张q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];while (t != stack.data[stack.top-1]) {// 入队q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];}// 拿最后一张牌q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];}/*** @Description 打印最后的结果* @Param []* @return void**/private static void print() {System.out.println("========================最终结果========================");System.out.println("小哼: " + q1);System.out.println("小哈:" + q2);System.out.println("桌面:" + stack);// 判断谁赢System.out.println(q1.head >= q1.tail ? "小哈赢了!" : "小哼赢了");}
}
演示
我们启动上文的代码,运行程序,可得:
哦,看来是小哈赢了。诶,等等,这个时候看过原书的小伙伴可能就要说了(不过我猜,压根没有 )
:你这个跟书上的结果不太一样呀?
其实是因为书上的程序并没有拿回桌面上相同的那张牌。
我们把拿回桌面上相同的那张牌的代码注释:
再次运行程序,可得:
这样的结果跟书上就一致了。
但是,这个并不符合作者所描述的游戏规则:
如果某人打出的牌与桌上某张牌的牌面相同,即可将两张相同的牌及其中间所夹的牌全部取走,并依次放到自己手中牌的末尾。
不知道是作者粗心大意,还是有意为之。
优化
当然,这上面的代码还有一定的优化空间。
比如,如何判断桌面上是否有牌?我们在上文中是直接循环栈来判断的。
但是,在循环里面嵌套循环其实是非常占用时间复杂度的。
我们这里直接声明一个数组,用来表示桌面上是否有牌:
private static int[] book = new int[10]; // 用来标记桌面上的牌是否存在
然后,放牌的时候标记:
取牌的时候取消标记即可:
下面是完整代码:
package com.guqueyue.aHaAlgorithm.chapter_2_StackAndChainTable;import com.guqueyue.aHaAlgorithm.entity.Queue;
import com.guqueyue.aHaAlgorithm.entity.Stack;import java.util.Scanner;/*** @Author: guqueyue* @Description: 纸牌游戏 - 暂且规定牌面只有 1-9 - 优化版* @Date: 2024/1/12**/
public class CardGame2 {private static Queue q1 = new Queue(); // 小哼手中的牌private static Queue q2 = new Queue(); // 小哈手中的牌private static Stack stack = new Stack(); // 桌面上的牌private static int[] book = new int[10]; // 用来标记桌面上的牌是否存在public static void main(String[] args) {// 读牌readCard();// 循环拿牌放牌,直到有一方无牌while (q1.head < q1.tail && q2.head < q2.tail) {// 出牌阶段,小哼先拿牌int t = q1.data[q1.head];// 判断桌面是否是相同的牌boolean flag = book[t] == 1;// 小哼放牌giveCard(q1, t);if (flag) { // 如果有,则拿牌// 收牌getCard(q1, t);}// 出牌阶段,小哈再出牌t = q2.data[q2.head];// 判断桌面是否是相同的牌flag = book[t] == 1;// 小哈放牌giveCard(q2, t);// 遍历栈,发现是否有相同的牌 - 拿桌面上的牌if (flag) {getCard(q2, t);}}// 打印最后的结果print();}/*** @Description 读牌* @Param []* @return void**/private static void readCard() {Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.print("请输入牌数:");int n = scanner.nextInt();// 小哼手中的牌System.out.print("请输入小哼手中的牌(1-9),中间空格隔开,再按回车:");for (int i = 0; i < n; i++) {q1.data[q1.tail++] = scanner.nextInt();}// 小哈手中的牌System.out.print("请输入小哈手中的牌(1-9),中间空格隔开,再按回车:");for (int i = 0; i < n; i++) {q2.data[q2.tail++] = scanner.nextInt();}}/*** @Description 出牌* @Param [q: 需要出牌的队列, t: 出的牌]* @return int 出的牌**/private static void giveCard(Queue q, int t) {// 放牌到桌子上q.head++;stack.data[stack.top++] = t;// 标记book[t] = 1;}/*** @Description 收牌* @Param [q: 谁的牌, t: 出的牌]* @return void**/private static void getCard(Queue q, int t) {// 先拿第一张book[stack.data[stack.top-1]] = 0; // 取消标记q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];while (t != stack.data[stack.top-1]) {book[stack.data[stack.top-1]] = 0; // 取消标记// 入队q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];}// 拿最后一张牌book[stack.data[stack.top-1]] = 0; // 取消标记q.data[q.tail++] = stack.data[--stack.top];}/*** @Description 打印最后的结果* @Param []* @return void**/private static void print() {System.out.println("========================最终结果========================");System.out.println("小哼: " + q1);System.out.println("小哈:" + q2);System.out.println("桌面:" + stack);// 判断谁赢System.out.println(q1.head >= q1.tail ? "小哈赢了!" : "小哼赢了");}
}
运行:
搞定。