Java玩转《啊哈算法》纸牌游戏之小猫钓鱼

缘起性空

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 **/ @Override public 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 **/ @Override public 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。