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Swift 实战：高效设计 Tic-Tac-Toe 游戏逻辑（LeetCode 348）

news 2025/8/8 6:09:03

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文章目录

- 摘要
- 描述
- - 题目需求：
  - 示例：
- 题解答案
- 题解代码分析
- - Swift 解法代码：
  - 代码详细解释：
  - - 1. 初始化：
    - 2. 落子记录：
    - 3. 判断胜负：
- 示例测试及结果
- - 输出结果：
- 时间复杂度
- 空间复杂度
- 总结

摘要

如果让你实现一个两人对战的井字棋（Tic-Tac-Toe）游戏逻辑，你会怎么做？是不是会直接用二维数组存每个格子的状态，然后在每次落子后从头到尾检查是否赢了？

这种方式虽然直观，但效率并不高，特别是当棋盘扩大到 n×n 的时候。LeetCode 348 这个题目就挑战我们去优化这个过程：每次落子之后都要快速判断胜负，尽可能降低计算开销。

今天我们用 Swift 来实现这个游戏逻辑，看看怎么用一套简洁又高效的数据结构，把这个小游戏做得更聪明些。

描述

这个问题让我们自己“设计”一个井字棋游戏类。也就是说，不是解一个单独的逻辑判断题，而是写出能不断调用和处理的游戏控制结构。

题目需求：

设计一个井字棋游戏类 TicTacToe：

init(_ n: Int)

初始化一个 n x n 的棋盘。

func move(_ row: Int, _ col: Int, _ player: Int) -> Int

玩家 player 在 (row, col) 落子。
玩家编号为 1 或 2。
返回值为：
- 0：没有胜者；
- 1：玩家 1 获胜；
- 2：玩家 2 获胜。

示例：

TicTacToe toe = TicTacToe(3)
toe.move(0, 0, 1) // 返回 0（无胜者）
toe.move(0, 2, 2) // 返回 0
toe.move(2, 2, 1) // 返回 0
toe.move(1, 1, 2) // 返回 0
toe.move(2, 0, 1) // 返回 0
toe.move(1, 0, 2) // 返回 0
toe.move(2, 1, 1) // 返回 1（玩家 1 胜出）

题解答案

这道题如果用传统方式去解决，比如在 move() 每次落子后遍历整行、整列、对角线判断是否有玩家胜出，那每次 move 的时间复杂度就是 O(n)。

但我们可以更优化地去思考：我们其实不需要知道整个棋盘状态，只需要知道某一行、某一列或对角线的总和是否等于 n 就可以判断胜负。

于是我们换个角度：

为每行、每列维护一个计数数组；
为两个对角线也维护两个值；
玩家 1 每次落子时计为 +1；
玩家 2 落子时计为 -1；
当某行、列或对角线的总和变为 +n 或 -n 时，就表示某一方胜出。

这样做的核心优势在于：每次落子都是 O(1) 时间复杂度。

题解代码分析

Swift 解法代码：

class TicTacToe {private var rows: [Int]private var cols: [Int]private var diagonal: Intprivate var antiDiagonal: Intprivate let n: Intinit(_ n: Int) {self.n = nself.rows = Array(repeating: 0, count: n)self.cols = Array(repeating: 0, count: n)self.diagonal = 0self.antiDiagonal = 0}func move(_ row: Int, _ col: Int, _ player: Int) -> Int {// 玩家 1 记作 +1，玩家 2 记作 -1let toAdd = (player == 1) ? 1 : -1// 更新对应行列rows[row] += toAddcols[col] += toAdd// 判断对角线if row == col {diagonal += toAdd}// 判断反对角线if row + col == n - 1 {antiDiagonal += toAdd}// 胜负判断if abs(rows[row]) == n || abs(cols[col]) == n || abs(diagonal) == n || abs(antiDiagonal) == n {return player}// 没人赢return 0}
}

代码详细解释：

1. 初始化：

self.rows = Array(repeating: 0, count: n)

用一个数组来记录每一行的累积值，初始为 0。

2. 落子记录：

let toAdd = (player == 1) ? 1 : -1

用不同正负值来区别玩家，从而避免需要分别用两个数组。

3. 判断胜负：

if abs(rows[row]) == n

一行里如果都是 +1（或都是 -1），其绝对值就是 n，说明这个玩家在该行获胜。

这种判断方式不仅逻辑清晰，而且效率极高。

示例测试及结果

我们来跑一组测试用例：

let toe = TicTacToe(3)
print(toe.move(0, 0, 1)) // 输出 0
print(toe.move(0, 2, 2)) // 输出 0
print(toe.move(2, 2, 1)) // 输出 0
print(toe.move(1, 1, 2)) // 输出 0
print(toe.move(2, 0, 1)) // 输出 0
print(toe.move(1, 0, 2)) // 输出 0
print(toe.move(2, 1, 1)) // 输出 1，玩家 1 获胜！