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缘起性空

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：

1. Java玩转《啊哈算法》解密QQ号之队列
2. 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。